정전기로 교통사고 예방?...충돌 가능성 예측 '초정밀 센서' 뜬다

머니투데이

울산=류준영 기자

박영빈 UNIST 기계공학과 교수/사진=unist

요즘처럼 건조한 날씨에 한 번씩 겪어봤을 '정전기'. 마찰에 의해 발생하는 정전기는 전압이 수천~수만 볼트에 달하지만 방전되는 순간이 짧은데다 에너지도 작고 저장이 어려워서 과학기술계에선 그간 쓸모없는 전기로 여겨왔다. 하지만 앞으로 정전기에 대한 이런 생각이 뒤바뀌질 모른다. 울산과학기술원(UNIST) 박영빈 기계공학과 교수가 개발한 신기술 때문이다.

박영빈 교수는 오는 16일 서울 코엑스A홀 컨퍼런스C에서 열리는 4대 과학기술원 공동 '2024 테크마켓'에서 '섬유강화복합재 기반 자가발전 마찰전기 센서'를 공개할 예정이다. 박 교수는 최근 유니콘팩토리와 만난 자리에서 "우리 인체가 통증을 느끼는 구조와 기능을 구조물에 부여하고 싶다는 게 연구의 출발점"이라고 말했다.

교량, 건물 등 도시시설의 갈라짐 등을 모니터링하려면 IoT(사물인터넷)센서가 필요하다. 이 센서를 구동하려면 전원이 외부에서 공급돼야 하는 데 수천~수만 개의 센서에 일일이 배터리를 달긴 어렵다. 그래서 등장한 기술이 '자가발전을 통한 센서 구동법'이다. 박 교수는 "정전기는 아무리 모아도 지금 제가 차고 있는 시계 하나 완충하기 어렵지만 '탁탁' 마찰이 일어나는 순간 발생하는 소량의 전기로 데이터를 감지하는 일은 가능하다"고 설명했다.

박 교수는 내구성이 강한 섬유강화 플라스틱 기반 마찰전기 센서를 제작하고 실제로 도로에 해당 센서를 부착한 뒤 그 위를 차가 지나가는 타당성 평가실험을 진행했다. 실험영상을 보니 타이어가 해당 센서 위로 진입할 때 측정장치 화면에 나타난 그래프 기울기가 순간 아래로 향하며 특정 수치에서 피크를 찍었고 타이어가 센서를 벗어났을 땐 그래프가 위로 향하며 피크를 찍었다.

박 교수는 "타이어가 센서를 밟고 지나갈 때 순간 전기가 발생한 것을 가지고 센싱한 것"이라며 "화면 하단 피크와 상단 피크 간 거리를 재면 현재 이 차가 어느 정도 속도로 달리고 있는지 파악할 수 있다"고 말했다. 해당 센싱의 오차율은 3%로 다른 센서(5%)들에 비해 낮다는 설명이다.

박영빈 UNIST 기계공학과 교수r가 섬유강화플라스틱 기반의 마찰전기 센서를 보여주고 있다/사진=UNIST

이어 "예컨대 수십 대의 차가 센서를 밟고 지나갔다고 치면 정확하게 몇 대가 어느 정도의 속도로 지나갔는지 알 수 있고 이를 통해 앞차와 뒤차 간격이 어느 정도인지를 계산해 충돌 가능성을 예측할 수 있다"며 "도로별 사고데이터를 수집하는 데 활용할 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

로봇손도 적용할 수 있는 응용분야로 꼽았다. 박 교수는 "로봇은 터치센서로 물건이 손에 닿았는지를 파악하는데 우리 기술을 터치감응센서로 쓸 수 있을 것"이라고 말했다. 이밖에 교량 보수·보강공사, 스마트시티 UAM(도심항공교통), 풍력발전기 블레이드 등 안정성을 필요로 하는 곳에 적용할 수 있을 것으로 예상했다.

박 교수는 "이번에 선보이는 센서기술은 기초연구를 위주로 진행했으므로 앞으로 어디에 어떻게 적용해 나갈지는 아직 구체적이지 않다"며 "테크마켓에서 만난 민간 기업들이 내준 아이디어 위주로 심도 있게 논의해볼 것"이라고 말했다.

실험장면/사진=UNIST

한편, 2024 테크마켓은 머니투데이 스타트업 미디어 플랫폼 '유니콘팩토리'가 내달 16일 서울 삼성동 코엑스 A홀에서 개막하는 '그린비즈니스위크 2024(GBW 2024)'의 특별 부대행사로 마련했다. 과학기술정보통신부와 카이스트, 대구경북과학기술원(DGIST), 울산과학기술원(UNIST), 광주과학기술원(GIST) 등 4대 과기원이 공동으로 개최하는 이번 행사는 우수 R&D(연구개발) 성과를 국내 대·중견·중소기업, 스타트업에 소개·이전해 기존 제품·서비스를 고도화하고 글로벌 경쟁력을 강화할 것으로 보인다.

특히 이번 행사는 기존 과기원별 단독 설명회와 달리 과기원 4곳이 한데 모여 준비하는 통합형으로 치뤄지는 데다 한국과학기술정보연구원(KISTI)의 AI(인공지능) 기반 공공 R&D 기술사업화 유망성 탐색 플랫폼 '아폴로'(Apollo)를 통해 선정된 기술과 궁합이 맞는 기업을 매칭, 기술이전 및 사업화 성공률을 더 높였다는 점에서 주목을 받는다. 아폴로는 기업들이 필요로 하는 기술이 무엇인지 진성 수요를 파악하고, 선정된 기술에 관심을 가질만한 수요기업을 예측해 알려준다. 또 해당 기술로 개발한 제품·서비스 관련 시장 규모와 경쟁사 분석 정보도 제공한다.

행사장엔 4대 과기원 공동상담부스가 설치돼 핵심기술 8건에 대한 일대일 현장상담이 이뤄질 예정이다. 뿐만 아니라 바이오, 이차전지, 디스플레이 등 국가 12대 전략기술과 탄소 중립 관련 기술에 관심있는 기업들에 대한 R&D 사업 자문도 지원한다.

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