서로 다른 두 사람의 지문이 똑같을 확률은 무려 640억 분의 1이라고 한다. 유전 정보가 100% 일치하는 일란성 쌍둥이조차 지문은 다르게 나온다. 이 때문에 지문은 개인을 식별하는 고유한 수단으로 널리 사용되고 있다. UNIST(울산과학기술원) 연구팀이 개인의 지문보다 훨씬 더 높은 고유성을 지닌 인공 지문 기술을 선보였다.
전자 피부 기술의 발달
전자 피부는 촉각, 온도, 압력 등 실제 감각과 자극을 느낄 수 있는 인공 피부 기술이다. 생물학적 피부의 기능을 모방하는 것이므로, 감각과 자극을 느끼기 위한 센서는 물론, 피부의 유연함까지 구현해야 하기 때문에 이를 만들기 위해서는 다양한 첨단 기술들이 필요하다. 여기에 지문과 같은 고유 패턴까지 갖추는 것은 그야말로 난제의 연속이다.
UNIST 화학과 심교승 교수 연구팀은 최근 고유한 주름 패턴이 새겨진 손가락 전자 피부를 개발했다. 연구팀에 따르면 이 주름 패턴은 한 개인의 고유 패턴이라 여겨진 인간의 지문보다도 월등히 높은 고유성을 지닌다. 인간의 생물학적 지문이 서로 똑같을 확률만 해도 640억 분의 1로 아득히 낮은데, 이 인공 지문 기술이 서로 똑같은 패턴을 내놓을 확률은 그보다 1032배 더 낮다는 것이다. 사실상 ‘절대 똑같을 수 없다’라는 말이나 마찬가지인 셈이다.
실제 지문보다도 월등히 뛰어난 고유성
심교승 교수 연구팀은 유연 고분자(SEBS) 소재의 전자 피부에 ‘무작위로 주름 패턴을 새길 수 있는’ 인공 지문 기술을 개발했다. 먼저 유연 고분자를 화학 처리해 피부를 1차로 제작한다. 그 다음 여기에 유기 용매의 일종인 ‘톨루엔 용매’를 떨어뜨리고 고속으로 회전시키는 방식이다.
이때 원심력에 의해 톨루엔 용매가 고분자 피부 표면 위에 무작위로 분포된다. 이때 고분자 표면 물질과 용매가 상호작용을 일으키며 물리적 변형이 일어난다. 피부 표면이 톨루엔 용매로 인해 부풀었다가, 용매가 증발하면서 쪼글쪼글하게 수축하면서 미세한 주름이 무작위 패턴으로 만들어지는 원리다.
연구팀에 따르면, 피부 표면에 흩뿌려지는 용매가 똑같은 모양의 인공 지문을 다시 생성할 확률은 매우 낮다. 1제곱밀리미터(㎟) 범위를 기준으로 하면 사람의 지문이 같을 확률보다 무려 1032배 더 낮다. 사람의 지문 크기가 대략 1~2㎠ 범위이므로, 위 확률을 지문 크기로 확장해보면 인공 지문이 동일한 패턴으로 형성될 확률은 그야말로 ‘한없이 0에 수렴’하는 셈이다.
‘개인용 전자 피부’ 상용화 가능성
인간의 지문은 그동안 그 고유성을 인정받아 강력한 보안 매체로서 활용돼 왔다. 하지만 ‘지문이 흐려지거나 지워질 수 있다’라는 문제가 있었다. 직업상 피부에 잦은 마찰이 가해지거나, 표면이 거친 물건을 자주 만지는 사람들, 혹은 화학물질에 자주 노출되는 사람들이 대표적이다. 혹은 노화나 질환으로 인해 피부 구조가 변화하면서 지문 선명도가 떨어지는 경우도 있다.
전자 피부를 기반으로 한 인공 지문 기술은 이에 대한 해결책을 제시할 수 있을 것으로 기대된다. 전자 피부 제작에 사용되는 소재는 물리적 충격, 열, 습도에도 강하기 때문에 지문 형태를 오래 유지할 수 있기 때문에, 제작 비용 문제만 해결된다면 대안으로서 충분한 잠재력이 있다.
이번 연구를 주도한 UNIST 심교승 교수는 인공 지문 기술에 대해 “간단한 공정을 활용하면서도 동일한 패턴이 생성될 확률이 매우 낮아, 개인용 전자 피부, 전주기 관리형 소프트 로봇, 차세대 휴먼 기계 인터페이스 등 보안과 고유 식별이 중요한 미래 기술에 폭넓게 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구자 지원사업으로 수행됐다. 미국 휴스턴대학교 바이오메디컬공학과 정웨이 리 교수팀과 함께 했으며, 국제 학술지 「네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)」에 지난 3월 5일 게재됐다.
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