문한얼 동아대 교수팀, 초고유연·고성능 유연합력센서 원천기술 개발

문한얼 동아대 교수, 유승협 카이스트 교수·이해창 박사(왼쪽부터)./사진제공=동아대

동아대학교가 문한얼 반도체학과·화학공학과(BK21 4단계 교육연구단) 교수팀이 국제학술지 'Experimental & Molecular Medicine'(IF = 19)에 논문을 게재했다고 17일 밝혔다.

문 교수와 유승협 카이스트 전기및전자공학과 교수가 교신저자, 이해창 카이스트 박사(현 한국과학기술연구원)가 제1저자다. 논문 제목은 '이온-고분자 네트워크 내 전기이중층 모듈레이션과 이를 이용한 광-압력범위 응답 유연압력센서'(Gradual Electrical-Double-Layer Modulation in Ion-Polymer Networks for Flexible Pressure Sensors with Wide Dynamic Range)이며 저널 뒤표지 논문으로도 선정됐다.


연구팀은 소량의 이온이 첨가된 다공성 고분자 필름을 사용함으로써 가압 시 전기이중층의 점진적 발생이라는 새로운 압력 감지 메커니즘을 제안했다. 이에 기반한 유연압력센서는 가압 시 4000배의 높은 정전용량 변화량과 1MPa의 높은 압력 범위(1㎠의 넓이 위 약 10Kg)에 대해 선형적 특성 및 안정성을 보인다.

유연압력센서는 인공전자피부, 스마트헬스케어, 휴먼-머신 인터페이스 등 4차산업 시대 다양한 유망분야를 실현하기 위한 핵심요소다. 기존 고성능 유연압력센서는 대부분 감압필름의 표면구조에 기반해 고성능에 집중했다. 이에 따라 복잡한 몰딩공정을 포함한 제작과정이 필요하며 센서 두께 축소 및 안정성 등에 제한이 있었다.

이번 연구 결과는 한 번의 용액재료 코팅 공정으로 감압필름을 제작할 수 있고 10um 수준의 얇은 감압필름이 높은 민감도와 압력범위 및 안정성을 가진다. 동아대는 초고유연·고성능·고압력범위 유연압력센서를 제작할 수 있는 원천기술이라 할 수 있다고 설명했다.


문 교수는 "이번 연구성과는 유연압력센서의 성능뿐만 아니라 공정성, 폼-팩터, 안정성 등 여러 면에서 종합적인 완성도를 크게 끌어올렸다는 의의가 있다"면서 "지속적인 연구와 개선을 통해 인공전자피부, 스마트헬스케어 및 휴먼-머신 인터페이스 등 미래를 선도할 기술 실현 계기가 되고 4차산업 시대 기술적 우위 확보와 건강한 삶의 질 향상에 기여하기를 희망한다"고 말했다.