누르는 힘 감지 ‘3차원 압력 센서’ 개발

박장웅 울산과기원 교수팀
“스마트 운동화 등 활용 기대”

국내 연구진이 손가락이 스치는 가벼운 힘부터 온몸으로 누르는 큰 압력까지 감별할 수 있는 ‘3차원 압력센서’를 개발했다.

유니스트(UNIST)는 신소재공학부 박장웅(40·사진) 교수팀이 공기를 이용해 압력 센서를 만드는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

이 센서는 전기신호를 증폭시키는 트랜지스터라는 소자를 이루는 유전층(극성을 띠는 절연체)으로 공기를 사용한다. 센서를 만드는 데 일반적으로 실리콘과 유리계열의 유전체가 쓰이지만 실리콘으로는 투명한 센서를 만들기 어렵고, 유리는 고체여서 누르는 힘을 감지하는 센서에는 적당하지 않다.

박 교수는 “압력에 따라 공기층의 두께가 달라져 압력이 발생한 위치와 세기까지 3차원으로 감지할 수 있다”며 “트랜지스터 자체가 압력 센서로 바로 응용돼 제작비용도 저렴해진다”고 말했다.

3차원 압력 센서를 펼친 모습.
유니스트 제공

이 기술은 능동구동형 압력센서 구현이 가능해 주목받고 있다. 능동구동이란 전체가 아닌 압력을 주는 부분만 전기를 흘려서 신호를 측정하는 방식이다. 따라서 전체에 전류를 흘리고 압력신호를 살피는 수동구동형에 비해 전력소모가 적고 반응속도가 빠르다.

이 기술에 쓰인 모든 재질이 투명해 눈에 보이지 않는 압력 센서로도 제작할 수 있다. 3차원 터치패널이나 사람의 체중 분포를 측정해 생활 패턴을 분석할 수 있는 ‘스마트 운동화’ 등을 제작할 수 있을 것이라고 연구팀은 설명했다.

박 교수는 “이번 연구는 기존 압력센서의 한계점을 해결했을 뿐 아니라 디스플레이 같은 다른 전자소자와 압력센서를 결합해 다양한 분야에 적용할 수 있는 가능성을 제시했다는 데 의의가 있다”고 말했다.

연구결과는 세계 최고 권위지 네이처의 자매지인 네이처 커뮤니케이션스(NatureCommunications) 최신호에 게재됐다.

울산=이보람 기자 [e-mail]