광운대 박재영 교수 연구팀, 통기성 뛰어난 무전원 웨어러블 촉각센서 개발

광운대학교 전자공학과 박재영 교수 연구팀은 다공성 나노 소재 및 기판을 이용해 통기성과 성능이 뛰어난 마찰전기 나노발전기와 무전원 웨어러블 촉각센서를 개발하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.

웨어러블 전자 시스템은 의료, 인간-기계 상호 작용, 스포츠 및 피트니스, 라이프스타일 관리 분야 등에 폭넓게 적용할 수 있기 때문에 최근 많은 주목을 받고 있다. 따라서 유연하고 신축성 있는 웨어러블 센서를 개발하기 위해 많은 연구가 진행되고 있음에도, 센서의 통기성에 대한 연구는 거의 이뤄지지 못했다.

최근 통기성 센서 개발을 위해 전기 방사 방법 및 희생층 템플릿 방법을 적용하는 연구가 보고됐지만, 전기방사 기술은 공정 과정이 복잡하고 비용이 많이 소요되는 기술이며, 템플릿 방법은 신뢰성 및 재현성에 여전히 문제가 있다.

박 교수 연구팀은 이런 문제점을 해결하기 위해 간단하면서도 비용 효율적인 상분리 기술을 적용해 통기성과 유연성을 갖는 실록신/다공성 SEBS 소재기반 고감도 웨어러블 센서를 개발했다. 이 기술은 용매의 증발로 상 분리를 발생시키고, 비용매의 증발로 유연탄성 소재에 다공성을 형성한다.

다공성 표면은 통기성을 촉진하고 접촉 면적을 늘려 더 나은 전하 생성을 촉진함으로써 센서의 성능을 향상시킨다. 또한 다공성 SEBS에 실록신을 첨가해 SEBS의 유전 특성을 증가시킴으로써 나노발전기와 센서의 성능을 향상시켰다.

제작된 센서는 성능평가, 통기성과 열방출 테스트 후 손가락에 장착해 인간 제스처 인식을 성공적으로 시연했다. 통기성을 갖는 유연 나노발전기와 무전원 센서는 전자피부, 인간-기계 인터페이스, 수화통역, VR·AR·MR, 스마트 드론 등에 폭넓게 활용 및 응용될 것으로 기대된다.

이번 연구는 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단 중견연구자 지원 및 산업기술혁신사업의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 세계 최고의 에너지 소재 및 소자 전문 저널인 와일리(Wiley) 출판의 어드밴스드 에너지 머티리얼즈에 표지논문으로 게재됐다.