레고처럼 조립해 범용으로 사용하는 투명 변위 센서 개발

단국대·차의과대 연구팀 "맞춤형 웨어러블·생체 이식용 기기로 이용"

레고처럼 원하는 모양으로 조립해 범용으로 사용할 수 있는 투명 변위 센서가 개발됐다.

한국연구재단은 단국대학교 송지현 교수와 차의과대학교 안중호 박사 공동연구팀이 인쇄전자 기술을 이용해 초박형 변위 센서(변위량을 검출해 대상물의 높이, 두께 등을 마이크로미터 단위로 측정할 수 있는 센서)를 대량으로 생산한 뒤 다양한 크기, 형태, 성능으로 활용할 수 있는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

신축성 센서는 웨어러블 기기를 비롯해 로봇, 의료분야 등에 활용도가 높다.

인쇄전자 기술을 이용하면 대량생산도 가능하다.

하지만 대부분의 신축성 인쇄 센서는 기판과 일체형으로 제작되기 때문에 용도와 형태를 결정한 후 한 번 생산에 들어가면 변경이 어렵다.

적용되는 기기의 디자인이나 기능을 수정하면 설계부터 제작까지 모든 과정을 다시 진행해야 한다.

공정 효율 측면에서 이런 한계가 존재해, 특히 웨어러블 기기로 활용할 때는 사용자 맞춤이 불가능하다.

연구팀은 센서 대량생산 이후 기판상에서 분리해 마치 레고처럼 단위 센서를 연결하고 조립해 크기, 형상, 활용처를 마음대로 변경할 수 있는 센서 제작 기술을 개발했다.

단위 센서 형상 설계는 구불구불한 구조를 기본으로, 양끝단에 접속 회로를 만들어 서로 연결하거나 와이어를 연결해 변위에 따른 전압 데이터를 수집하는 방식이다.

단위 센서는 원래 길이의 최대 2배까지 늘어나고, 변위에 따라 선형적으로 약 100mV까지 전압을 출력한다.

연구팀은 대량 생산한 단위 센서를 꽃, 새, 뱀 등의 모양으로 필요에 따라 새롭게 조립해 웨어러블 및 생체 이식용 기기에 적용 가능하다는 것을 확인했다.

특히 이식용 기기 활용을 위한 세포 시험 결과, 우수한 생체 적합성을 보였다.

압전센서는 외부 자극에 따라 전압을 생산하기 때문에 이식용 소형 발전기로도 이용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

송지현 교수는 "맞춤형, 고성능 신축성 센서를 적은 비용으로 제작할 수 있는 길을 열었다"며 "차세대 웨어러블 기기나 생체 의학 장치, 로봇공학 등의 센서 기술에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구 성과는 재료 분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 메터리얼즈'에 지난 10월 8일 표지 논문으로 실렸다.

/연합뉴스