[비즈월드] 아모레퍼시픽은 지난 26일 세계 최초로 피부 감각을 측정할 수 있는 지능형 촉각 센서를 개발했다고 밝혔다. 이 센서를 활용하면 보다 정밀하게 사용감을 조절한 화장품 개발이 가능하다. 

지능형 촉각 센서는 기계학습(machine learning)을 접목한 측정 기술이다. 사람의 피부에서 느껴지는 시원함과 촉촉함의 정도, 용액의 유형까지 인식해 디지털 수치로 변환한다. 

초박형으로 유연하면서 외부의 압력과 변형에도 안정적인 측정이 가능해 피부에 부착도 가능하다. 이는 인간 피부 모사 첨단 센서 기술을 보유한 울산과학기술원(UNIST, 이하 울산과기원) 고현협 교수 그룹과의 협업으로 일궈낸 성과다.

아모레퍼시픽 측은 인간의 주관적 감각을 수치화, 정량화하는 데 오랜 기간 힘써왔다고 설명했다. 

박영호 아모레퍼시픽 기술연구원장은 “화장품이 주는 시원함과 따뜻함을 정확하게 비교 평가할 수 있어 객관적인 실증 결과를 제공할 수 있게 됐다”면 “앞으로도 첨단 기술과 융합해 데이터를 확보하고 이를 기반으로 연구의 혁신을 이뤄나갈 것이다”라고 강조했다.

해당 연구 결과는 ‘Flexible Pyroresistive Graphene Composites for Artificial Thermosensation Differentiating Materials and Solvent Types’는 1월 12일 국제 저명학술지 ACS 나노(ACS Nano, IF:15.881)에 온라인으로 게재됐다. 

그렇다면 해당은 구체적으로 어떤 것일까?

비즈월드가 특허청 특허검색 프로그램 키프리스를 통해 확인한 결과 해당 특허는 2020년 3월 아모레퍼시픽과 울산과기원이 공동 출원(출원번호 제1020200030855)해 2021년 9월 27일 공개(공개번호 제1020210115295호)한 ‘온도 변화량 측정 센서’라는 명칭이 바탕이 됐다.

해당 발명에 대해 아모레퍼시픽 연구진 등은 “이 발명은 온도 변화량 측정 센서 및 이를 포함하는 매칭 시스템에 관한 것이다. 온도 변화량에 따라 부피가 변하는 고분자를 포함하는 제1 복합 소재층과 이 소재층의 일측에 제공되고, 온도 변화량을 저항의 변화량으로 나타낼 수 있는 전극층 및 적어도 일부가 제1 복합 소재층의 상측에 제공되고, 일측에서 일어나는 온도 변화를 타측으로 전달하도록 탄소나노튜브(CNT), 질화붕소나노튜브(BNNT), 그래핀(graphene) 중 적어도 하나와 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane: PDMS)을 포함하거나, 또는 열가소성 폴리우레탄 탄성체 (Thermoplastic PolyUrethane, TPU)를 포함하는 제2 복합 소재층을 포함하는 온도 변화량 측정 센서가 제공될 수 있다”라고 설명했다.

이 특허 기술의 개발은 화장품 제조사가 사용자 개개인에게 보다 알맞은 회장품을 제공하기 위한 데이터를 더 정확하게 수집하기 위해서다.

실제로 최근 자신의 기호에 맞는 사용감(끈적임, 시원함, 퍼짐성 등)을 갖는 화장품에 대한 수요가 증가하고 있다.

이런 화장품의 수요에 대응해 대부분의 화장품 제조 기업들은 화장품의 사용감(끈적임, 시원함, 퍼짐성 등)에 대한 분석을 통해 신제품 개발 및 감성 마케팅 전략을 전개하고 있으며, 화장품의 사용감을 측정하기 위해 사용감 전문 인력을 채용해 운영하고 있기도 하다.

이처럼 화장품 사용감을 측정하기 위해 전문 인력을 활용하거나, 다양한 연구가 진행되고 있지만 사용감을 객관적으로 정량화하기는 어렵다. 

특히 사용감 중에서 화장품의 증발에 따른 시원함을 정량적으로 측정하는 장치는 없는 실정이어서 시원함을 나타내기 위해서는 전문 인력의 경험에 의존해야 하며 이에 따라 다량의 화장품 사용감을 신속하게 측정하는데는 어려움이 있었다.

게다가 이런 전문 인력은 측정 당일의 신체 컨디션, 외부 온도 및 습도 등 주관적인 부분에 많은 영향을 받기 때문에 시원함의 정도를 정확하게 측정할 수 없다는 문제가 있다.

이에 아모레퍼시픽과 울산과기원 연구진은 화장료의 증발에 따른 시원함의 정도를 정량적으로 측정할 수 있는 온도 변화량 측정 센서를 제공한다는 목적을 달성하기 위해 연구에 나섰다.

해당 특허에 따르면 온도 변화량에 따라 부피가 변하는 고분자를 포함하는 제1 복합 소재층과 제2 복합 소재층으로 구성된다.

제1 복합 소재층에는 온도 변화량을 저항의 변화량으로 나타낼 수 있는 전극층 및 온도 변화를 타측으로 전달하도록 탄소나 노튜브(CNT), 질화붕소나노튜브(BNNT), 그래핀(graphene) 중 적어도 하나와 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane: PDMS)을 포함하거나 또는 열가소성 폴리우레탄 탄성체(Thermoplastic PolyUrethane, TPU)를 포함하는 제2 복합 소재층을 포함하는 온도 변화량 측정 센서가 구비된다.

제2 복합 소재층의 두께는 1μm 내지 30μm으로 여기에 온도 변화량 측정 센서가 장착되며, 탄소나노튜브(CNT)와 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane: PDMS)으로 형성되도록 했다. 탄소나노튜브의 중량 비율을 15% 내지 20%인 온도 변화량 측정 센서가 탑재된다.

제2 복합 소재층은 열가소성 폴리우레탄 탄성체(Thermoplastic PolyUrethane, TPU)로 형성되고, 이 소재층의 두께는 1μm 내지 10μm으로 제공되는 온도 변화량 측정 센서가 추가로 장착돼 정확성을 높였다. 

전극층은, 제1 복합 소재층의 상부 일측면에 배치되는 제1 전극 및 제1 전극과 이격되어 있는 제2 전극을 포함하고, 제1 전극과 상기 제2 전극은 동일 평면상에 배치되는 온도 변화량 측정 센서가 구성된다. 각 전극은 가로와 세로로 교체 설치되며 서로 평행을 이루는 온도 변화량 측정 센서가 장착되도록 했다.

제1 복합 소재층은 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 산화그래핀(rGO), 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 산화그래핀(rGO)에 혼합된 반결정성 고분자를 포함하는 온도 변화량 측정 센서가 제공될 수 있다. 여기서 반결정성 고분자는 폴리에틸렌 옥사이드(PEO)인 온도 변화량 측정 센서가 제공되며 온도 변화량 측정 센서에 의해 측정된 상기 저항의 변화량을 시원함에
대한 기 설정된 제1 수치로 변환할 수 있는 서버를 포함하고 이 서버는 패널 단말기로부터 입력되는 시원함에 대한 제2 수치와 상기 제1 수치를 비교해 나타낼 수 있는 매칭 시스템이 제공되도록 했다. 

매칭 시스템은 상기 저항의 변화량과 상기 제1 수치에 대한 상관관계를 저장하고 있는 데이터베이스를 포함하도록 했다.

아모레퍼시픽은 이번 연구와 관련해 지속적으로 연구활동을 벌여 온 것으로 보인다.

▲㈜이모센스와 2019년 4월 18일 출원(출원번호 제1020190045387호)한 ‘피부 상태 측정 센서모듈 및 피부 상태 측정 장치’, ▲세계적 기술역량을 자랑하는 미국 메사추세츠 공과대학교(MIT, 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지)와 함께 2019년 7월 2일 출원(출원번호 제 1020190079399호)한 ‘복수의 관통홀을 포함한, 피부에 부착 가능한 플렉서블 패치 및 상기 플렉서블 패치를 제조하는 방법’, ▲같은 날 같은 대학과 공동 출원(출원번호 제1020190079400호)한 ‘피부에 부착 가능한 전자 기기 및 이를 제조하는 방법’이라는 명칭의 특허 기술 등도 이번 연구에 도움이 됐을 것 짐작되고 있다.

[비즈월드=정영일 기자 / zprki@bizwnews.com]