• - 기존보다 민감도 20배 높아, 지문 골모양까지 3D로 실시간 표시
  - 디지털 헬스 및 생체인증을 위한 웨어러블 디바이스로 응용 전망
  

ETRI연구진이 개발한 압력센서를 생체인증 분야에 활용한 예시 CG.[ETRI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 아주 미세한 압력 변화도 쉽게 감지할 수 있는 기술을 개발했다. 압력의 강도와 위치뿐 아니라 압력을 가한 물체의 3차원 표면 정보도 알 수 있어 생체인증, 웨어러블 기기, 의료용 보조기기 등 분야에 널리 활용될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 서울대 연구팀과 함께 나노 복합소재를 이용해 기존보다 민감도가 최대 20배 높은 초고감도 투명 압력 센서를 개발했다고 13일 밝혔다.

기존 압력 센서는 전극으로 날실과 씨실을 엮듯 십(十)자 패턴을 만들고 맞닿는 부분의 압력에 따라 전도도가 달라지는 센서 물질을 넣어 만들었다.

하지만 이러한 구조는 감도가 떨어져 미세한 압력 변화를 감지하기 힘들고 압력 신호 데이터를 추가 처리해야만 관련 정보를 볼 수 있다는 한계가 있었다.

ETRI는 새로운 센서 물질로 나노 소재를 이용하고 이를 양자점(수 나노미터 크기에 불과한 초미세 반도체 입자) 발광 소자의 적층 구조에 응용해 감도를 높이면서도 압력분포를 바로 볼 수 있게 개발했다. 압력에 의해 접촉된 부분만 발광하는 형태다.

연구진은 개발한 센서는 투명하고 두께가 2㎛이고 100mm x 100mm 크기이며 압력이 가해지면 압력분포 부분이 실시간으로 빨갛게 표시된다. 빛의 3원색인 빨·녹·파(RGB) 표현도 모두 가능하다. 센서의 민감도 또한 사람 맥박 표시가 가능할 정도로 뛰어나고 압력의 범위도 손바닥 전체를 누르면 표시할 정도로 넓다. 바늘 침의 압력도 감지 가능한 수준으로 정교하다.

연구진이 개발한 센서의 초고감도 성능을 활용하면 물체의 하중 및 물체의 표면이 어떤 모습인지도 구별 가능하다. 실제 연구진은 나뭇잎의 잎맥 형상, 손가락의 지문 모양 및 지문의 깊이 등 아주 작고 세밀한 패턴이 있는 물체의 표면들을 실시간으로 표시하고 데이터 처리를 통해 깊이감이 있는 3D로 표시해냈다.

향후 연구진은 센서를 얇은 박막으로 만들어 피부에 직접 붙이게 되면 맥박이 뛰는대로 빛이 발생해 신체정보 데이터를 병원내 전송도 가능해질 것으로 보고 있다.

사람의 지문 골의 높낮이 표현도 가능해 생체인식 관련 보안에도 유용할 전망이다. 또 로봇에 본 센서 부착시 로봇이 느끼는 물체의 거칠기, 매끄러운 정도까지 알 수 있다.

ETRI 이정익 실감소자원천연구본부장은“연구진이 개발한 초박형 압력 센서는 초고감도 특성을 지녀 생체인증, 웨어러블 기기, 로봇 팔, 터치형 디스플레이, 의족 의수, 전자제품 등 압력 센서가 활용된 분야에 폭넓게 활용이 가능할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구성과는 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1월 31일자 온라인판에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com