[스마트경제=복현명 기자] 박재영 광운대학교 전자공학과 교수 연구팀이 전원이 없이도 손가락의 미세한 동작을 실시간으로 연속모니터링 할 수 있는 마찰전기 기반 토로이달 (Toroidal) 압력 센서 개발에 성공했다.
본 연구팀은 미세한 피라미드 구조 배열과 신축성을 갖는 멕신/에코플렉스(Mxene/Ecoflex) 나노복합소재를 마찰전기 나노 발전기의 음전하층으로 손가락 피부를 양전하 층으로 사용함으로써 미세한 손가락의 움직임을 정밀하게 측정할 수 있는 고성능의 스트레처블 압력센서를 제작했다.
제작된 센서는 우수한 감지특성과 기계적 견고성을 갖기 때문에 손동작 감지와 제어 시스템, 수화 통역 시스템, 인간-기계 인터페이스를 이용한 지능형 로봇, 드론, 게임, VR/AR 등 다양한 산업분야에 적용될 수 있다.
연구팀은 3D 프린팅으로 제작된 미세한 피라미드 배열의 거푸집에 멕신/에코플렉스 나노복합소재를 부어서 건조한 후 전도성 섬유전극을 입힌 후 분리시킴으로써 마찰전기 나노 발전기의 음전하층과 전극을 쉽게 제작했고 TPU와 3D 프린팅 기술을 적용해 토로이달 구조의 웨어러블 글러브를 제작한 후 음전하층/전극 필름을 부착함으로써 위의 복잡한 문제를 쉽게 해결했다.
특히 연구팀은 제작된 웨어러블 토로이달 압력센서의 뛰어난 신축성과 성능을 활용해 손가락 움직임을 정밀하게 모니터링 할 수 있는 웨어러블 스마트 글러브를 제작했고 로봇 손가락 제어, 고정밀 테이블 제어, 가전기기의 제어 등을 성공적으로 시연했다. 제작된 센서와 스마트 글러브는 AI기술과 접목했 다양한 휴먼-머신 인터페이스 응용 산업분야에 폭넓게 활용, 응용될 것으로 기대된다.
이번 연구는 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단 중견연구자 지원(NRF-2020R1A2C2012820), 산업통상자원부의 산업기술혁신사업(RS-2022-00154983, 저전력 센서와 구동을 위한 자립형전원 센서 플랫폼 개발)의 지원으로 수행됐고 연구 결과는 세계 최고의 에너지 소재 및 소자 전문 저널인 엘시비어(Elsevier) 출판의 나노에너지 (Nano Energy, IF: 19.069)에 논문이 게재됐다.
복현명 기자 hmbok@dailysmart.co.kr
