이달의 과학기술인상에 정상국 교수...전자식 자가세정 유리 개발

정상국 명지대 기계공학과 교수. 과기정통부 제공.

자동차에 장착되는 카메라나 자율주행을 위한 라이다 센서 등에 묻은 오염물을 제거하는 기술을 개발한 정상국 명지대 기계공학과 교수가 ‘이달의 과학기술인상’ 11월 수상자로 선정됐다. 

이달의 과학기술인상은 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1000만 원을 수여하는 상이다.

정 교수는 자율주행 자동차에 장착된 카메라나 라이다센서와 같은 광학센서에 묻은 오염물을 효과적으로 제거하는 ‘전자식 자가세정 유리’를 개발한 공을 높이 평가받았다. 

광학센서는 자동차의 ‘눈’ 역할을 하는 핵심부품이다. 하지만 광학센서 표면에 빗물, 서리, 눈, 기름과 같은 오염물이 발생하면 광학센서가 수집한 정보를 기반으로 구동하는 차량의 전자장치 시스템에 오류가 발생할 수 있다. 

와이퍼와 같은 기계식 유체분사장치와 발열 전극층을 이용한 발열필름 등 광학센서용 세정기술이 존재한다. 하지만 기계식 방식은 노즐, 세척액, 와이퍼, 구동모터 등 크고 무거운 구동부 때문에 소형화가 어렵고, 발열필름은 발열 시 소모전력이 크고 구동 속도가 느려 실시간 세정이 불가능하다.

카메라에 전자식 자가세정 유리를 적용하자 빗물이 깨끗하게 제거됐다. 과기정통부 제공.

정 교수는 전기습윤 원리를 응용해 차량 주행 중 광학센서 표면에 발생한 오염물을 효율적으로 제거하는 전자식 자가세정 유리를 개발했다. 전기습윤은 전극과 절연체가 코팅된 표면에 빗물 같은 유체가 발생하면, 전기 신호로 유체의 표면장력을 제어해 부착력을 감소시키는 방법이다. 

전자식 자가세정 유리는 패턴이 새겨진 투명 전극을 소수성 절연막으로 코팅한 간단한 구조이지만, 전기적 진동을 이용해 오염물을 빠르게 제거할 수 있는 장점이 있다. 구동장치가 필요 없어 소형화할 수 있고 내구성이 우수하며 소모전력(<12밀리볼트)이 낮고 세정 속도(<1초)는 빠르며 세정 효율(>95%)도 높다.  

정 교수는 이러한 연구 결과를 지난 2016년 IEEE 국제학회(MEMS)와 2017년 국제학술지 ‘센서와 액추에이터 B’에 발표했다. 40건 이상의 국내외 특허가 출원·등록됐으며, ㈜마이크로시스템을 창업해 차량 및 자율주행용 카메라, 영상감시 카메라, 차량 전면 및 건축용 유리 등 다양한 산업 분야에서의 기술 상용화를 추진하고 있다. 자가세정 기술이 적용된 감시 카메라는 미국 가전 박람회 CES2023에서 최고 혁신상을 수상했다. 

정 교수는 “이번 연구는 센서 표면의 액체를 전기적으로 제어하는 창의적 원천기술을 상용화한데 의의가 있다”며 “앞으로도 꾸준한 연구개발을 통해 안전하고 편리한 자율주행과 스마티시티 환경 조성 기반을 제공하고 악천후와 같은 공공의 현안 해결에 기여하겠다”고 말했다. 

[문세영 기자 moon09@donga.com]