웨어러블 기기를 향한 기술 진보가 거듭되는 가운데 웨어러블이라고 할 수 없을 만큼 얇은 피부 부착형 제품이 개발되고 있다. 손을 대지 않고 모바일을 제어하거나 다른 전자제품에 응용될 날이 머지않았다.

터치 센서가 점점 더 얇고 피부 친화적이 되어가고 있다.

독일과 미국, 프랑스, 핀란드 연구진으로 구성된 해외연구팀은 최근 ‘아이스킨(iSkin)’이라는 신체 착용형 터치 센서를 성공적으로 고안했다고 밝혔다. 
아이스킨은 유연하고 신축성을 갖춘 제품으로 비닐처럼 아무렇게나 접고 구길 수 있다. 크기에 대한 제약이 전혀 없어 손목 착용형 웨어러블 기기와 결합하게 되면 두루마리 식으로 쭈욱 펼쳐져 키보드와 유사한 역할도 할 수 있게 된다.

다른 제품에도 응용할 수 있다. 사용자는 팔에 부착된 아이스킨의 여러 위치를 눌러 음악을 재생하거나 재생 목록을 변경, 음향 크기 조절이 가능하다. 휴대폰에 응용 시엔 귀 뒤에 이를 붙여 수신음이 왔을 때 귀를 만지는 것만으로도 통화를 제어할 수 있다. 

제품의 가장 큰 장점은 유연함과 신축성이다. 연구진에 따르면 아이스킨은 30% 수준까지 늘어날 수 있는 신축성을 갖췄으며, 0.5 cm 반경으로 구부러졌을 때도 두 가지 수준의 압력으로 터치 입력을 감지할 수 있다.

손가락, 팔, 귀 등과 같이 신체 여러 부분에서 다른 크기와 모양으로 변형시켜 부착할 수 있기에 다양한 응용이 다양하다. 

아이스킨에 대한 연구 결과는 「아이스킨: 모바일 컴퓨팅에 적합한 유연성·신축성·시각적으로 맞춤화된 착용형 터치 센서(iSkin: Flexible, Stretchable and Visually Customizable On-Body Touch Sensors for Mobile Computing)」라는 제목의 논문으로 발표됐다.

인체에 무해한 아이스킨 

아이스킨은 생체 적합성을 충족하는 물질로 제작됐다. 이러한 요구조건은 쉽게 달성되지 않았다.

연구진은 “세균이 퍼지는 것을 제한하기 위한 저항력과 쉬운 관리·세척, 쉬운 교체가 가능해야 한다”며 “피부의 여러 특성 역시 고려돼야 할 것”이라고 전했다.

인간의 피부는 주름의 정도나 유분, 감각 기관의 분포, 땀샘, 모낭 등 개인별로 차이를 보이기 때문이다.
연구진은 제품이 피부에서 뿐 아니라 전반적인 생체 적합성을 가져야하며, 높은 가변성의 형태 인자(form factor)를 나타내는 재료로 개발돼야 한다고 논문에서 기술했다.

연구진은 “아이스킨은 얇고 유연하며 신축성 있는 다층 실리콘으로 제작됐다”며 “쉽게 가공이 가능한 실리콘 기반의 유기 중합체인 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)이 주재료가 됐다”고 밝혔다.

폴리디메틸실록산은 투명한 성질 외에도 높은 탄성과 생체 적합성을 가지고 있는 물질이다. 
연구진은 또 “이 기술은 인간의 피부와 유사한 느낌을 로봇에 채용하려고 했던 로봇 공학에서 유래됐지만 모바일 제어를 위해 신체에 가장 적합한 제2의 피부를 연구개발하게 됐다”고 연구성과의 의의에 대해 설명했다.

기술이 로봇공학 및 재료과학의 활발한 연구 분야인 전자 피부 및 플렉시블 재료 전자장치의 진보에 기초하고 있다는 설명이다.
아이스킨의 공동 개발자 마틴 웨이겔(Martin Weigel)은 로이터 통신을 통해 “실리콘 내부의 탄소 입자를 통해 연구자들은 아이스킨을 전자 장치로 이용할 수 있다”며 “피부에 손상을 주지 않고 사용 후 쉽게 제거될 수 있다”고 전했다.

손대지 않고 통화, 전자문신

피부 부착형 제품이 일상의 영역으로의 진입을 시도하고 있다.  주목받는 것은 전자 문신(Electronic Tattoo)이다.

3년 전 노키아가 관련 특허를 출원한 데 이어 모토로라와 구글도 유사한 특허를 출원했다. 노키아는 전자 잉크로 문신을 한 사용자의 핸드폰에 전화나 문자 등을 비롯한 연락이 올 경우, 문신 부위를 진동시켜 사용자가 핸드폰을 가방에서 꺼내지 않고도 알 수 있는 특허를 출원했다.

공공장소에서 핸드폰을 진동 혹은 무음으로 설정해놓은, 사용자 편의를 위한 문신이다. 자성을 가지고 있는 전파가 휴대폰과 전자 잉크로 제작된 문신

이에서 통신을 하는 원리다. 진동 신호는 강약, 지속 시간 등을 통해 다양한 목적으로 응용 가능하다. 

모토로라가 개발한 전자 문신은 통화 시 주변의 소음을 제거해 선명한 통화가 가능하다. 스마트폰에 신호를 보냄으로써 전화를 송수신할 수 있으며, 스캔을 통해 본인 인증 절차를 대신할 수도 있다. 모토로라는 전자 문신뿐 아니라 전자 칩을 넣은 알약도 개발하고 있는 것으로 알려졌다.

구글의 첨단기술프로젝트팀(ATAP)과 비바잉크(Viva Ink)라는 회사가 개발한 전자 문신은 전력 공급 장치 뿐 아니라 마이크와 무선 수신 장치도 내장하고 있다.

네트워크 서비스에서 건강관리로  

전자 문신은 통상 가로 2 cm 세로 1 cm 두께 37 ㎛(마이크로미터)로서 가운데에 신호를 측정하고 데이터를 전송할 수 있는 회로를 갖추고 있다. 샌드위치처럼 위아래로 고분자 물질이 덮고 있는 형태다.

가운데 층 회로는 피부가 수축하거나 늘어나면서 발생하는 힘을 위, 아래의 고분자 물질이 흡수하기에 생각보다 훨씬 견고하다.

최근엔 모바일 제어를 비롯한 네트워크 기능 외에도 건강 상태를 점검하는 목적으로 연구되고 있다. 기존 혈류, 체온 변화 측정에서 나아가 혈액 속 산소 농도나 백혈구 수 측정, 혈당 수치를 측정해 건강관리에 크게 기여하게 될 것으로 기대를 모으고 있다.