금 미세균열 활용해 숨결까지 감지하는 초소형·초고감도 센서

하이커뮤니티매니져 0 3 06:41

왼쪽부터 강대식 포스텍 기계공학과 교수, 박지은 연구원, 김민호 아주대 연구원, 김태위 연구원. 포스텍 제공

국내 연구팀이 나노미터(nm, 10억분의 1m) 크기의 금 구조체 표면에 있는 미세한 균열을 정교하게 조절하는 방식으로 감도를 높인 초소형·초고감도 센서를 개발했다.

포스텍은 강대식 기계공학과 교수, 박지은 연구원 연구팀이 아주대 김민호·김태위 연구원 연구팀과 함께 미세한 신체 신호를 정확히 읽어낼 수 있는 금 기반 센서를 개발했다고 18일 밝혔다. 연구결과는 지난달 2일(현지시간) 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'에 공개됐다.

숨을 들이마실 때 콧등 피부가 아주 미세하게 안쪽으로 움직이는 등 사람의 몸이나 구조물 표면에서는 거의 느껴지지 않을 정도의 움직임이 끊임없이 일어난다. 심장 박동, 호흡, 맥박 등이 해당한다. 작은 움직임을 정밀하게 측정하는 센서는 건강 관리 기기, 로봇 공학, 인간과 기계가 소통하는 기술에서 핵심 부품으로 꼽힌다.

연구팀은 매우 얇은 금 표면에 생기는 미세 균열을 조절해 센서의 감도를 기존보다 크게 높였다. 센서의 핵심은 균열의 깊이다. 유리창에 금이 깊게 가 있을수록 작은 충격에도 파손되는 것처럼 센서 전극의 금이 깊을수록 아주 작은 변화에도 전기 신호가 크게 달라지는 원리다.

센서의 구조와 작동 원리. 포스텍 제공

균열이 지나치게 깊으면 전기 흐름이 끊겨 센서로 사용하기 어렵다. 연구팀은 전극 아래에 '반경화 폴리이미드'라는 중간층을 넣어 이를 방지했다. 작은 변화에 극도로 예민하면서도 잘 부러지지 않도록 설계한 것이다.

개발된 센서는 늘어난 정도가 2%일 때 기존 금 기반 센서보다 50배 이상 높은 감도를 기록했다. 센서를 사람 콧등에 붙여 테스트한 결과 숨을 쉴 때 코 내부 압력이 바뀌며 움직이는 콧등 피부를 또렷하게 감지했다. 기존 센서로는 측정이 거의 불가능한 수준이다.

센서가 매우 얇고 잘 휘어져 피부에 밀착되기 때문에 착용 시 불편함도 거의 없다는 평가다. 마스크형, 벨트형 등 기존 호흡 측정 장비를 대신할 새로운 신체 신호 감지 기술로 활용될 것으로 기대된다.

강 교수는 "금의 미세한 성장을 정밀하게 조절해 아주 작은 움직임에도 반응하면서 안정적으로 작동하는 센서를 구현했다"며 "웨어러블 기기와 소프트 로봇 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.

https://m.dongascience.com/news.php?idx=75603

Comments

가입코드 : a12345

종목별 팀순위

순위	팀	경기	승	무	패	승점
1	리버풀	19	12	6	1	42
2	아스널	18	12	4	2	40
3	애스턴 빌라	19	12	3	4	39
4	토트넘	18	11	3	4	36
5	맨시티	17	10	4	3	34
6	맨유	19	10	1	8	31
7	웨스트햄	18	9	3	6	30
8	뉴캐슬	19	9	2	8	29
9	브라이튼	18	7	6	5	27
10	본머스	18	7	4	7	25
11	첼시	18	6	4	8	22
12	울버햄튼	18	6	4	8	22
13	풀럼	19	6	3	10	21
14	브렌트포드	17	5	4	8	19
15	크리스탈 팰리스	18	4	6	8	18
16	노팅엄 포레스트	19	4	5	10	17
17	에버턴	18	8	2	8	16
18	루턴	18	4	3	11	15
19	번리	19	3	2	14	11
20	셰필드	19	2	3	14	9