[이달의 과학기술인상]광학센서에 묻은 오염 물질, 전기 진동으로 털어내

정상국 명지대 기계공학과 교수
발열필름 등 기존장치 한계 극복
전자식 자가세정 유리 개발 성공
전기신호로 유체 표면장력 제어
오염물의 부착력 감소시켜 제거
구동장치 없어 작고 내구성 우수

정상국(왼쪽) 명지대 교수가 연구팀과 함께 자가 세정 기술에 관해 논의하고 있다. /사진제공=한국연구재단

[서울경제]

미국 샌프란시스코에서는 이미 자율주행 택시가 시범 운행되고 있다. 로스앤젤레스 등 다른 도시로도 확산되고 있다. 이런 자율주행차가 안전하게 운행하려면 ‘눈’ 역할을 하는 카메라나 라이다 같은 광학 센서가 중요하다. 광학센서에 묻은 오염 물질을 효과적으로 제거하는 전자식 자가 세정 유리가 주목받는 이유다.

과학기술정보통신부가 주최하고 한국연구재단과 서울경제신문이 공동 주관하는 ‘이달의 과학기술인상’ 11월 수상자인 정상국(50) 명지대 기계공학과 교수는 악천후에도 자율주행차의 맑고 깨끗한 눈을 지켜줄 전자식 자가 세정 유리를 개발한 공을 인정 받았다. 그는 연구를 발전시켜 ㈜마이크로시스템이라는 스타트업을 창업해 상용화에 나섰다.

광학 센서 표면에 빗물·서리·눈·구름이 끼면 광학 센서가 수집한 정보를 기반으로 구동하는 차량의 전자장치 시스템에 오류가 발생할 수 있다. 기존 광학 센서 세정 기술은 와이퍼와 같은 기계식 유체 분사 장치와 발열 전극층을 이용한 발열 필름이 있으나 한계가 있다. 기계식은 노즐·세척액·와이퍼·구동모터 등이 필요해 소형화가 어렵다. 발열 필름은 발열 시 소모 전력이 크고 구동 속도가 느려 실시간 빗물 세정이 불가능하다.

자율주행용 센서를 위한 전자식 자가 세정 유리

전자식 자가세정 유리 기술의 다양한 적용 사례

정 교수 연구팀은 ‘전기 습윤(electrowetting)’ 원리를 응용해 차량 주행 중 광학 센서 표면에 발생한 오염물을 효율적으로 제거하는 전자식 자가 세정 유리를 개발했다. 전기 습윤은 전극과 절연체가 코팅된 표면에 빗물 같은 유체가 발생하면 전기신호를 이용해 유체의 표면장력을 제어한다. 오염물과 표면 사이의 부착력을 감소시켜 오염물을 제거하는 것이다. 전자식 자가 세정 유리는 패턴이 새겨진 투명 전극을 소수성 절연막으로 코팅한 간단한 구조이지만 전기적 진동을 이용해 오염물을 빠르게 제거할 수 있다. 구동장치가 필요 없어 소형화가 용이하고 내구성이 우수하며 낮은 소모 전력, 빠른 세정 속도, 높은 세정 효율이 장점이다.

정상국(앞줄 가운데) 명지대 교수가 연구팀과 함께 기념 촬영을 하고 있다. 사진 제공=한국연구재단

정 교수는 창업을 통해 자율주행 카메라뿐만 아니라 영상 감시 카메라, 차량 전면·건축용 유리 분야에서 자가 세정 기술의 상용화를 추진하고 있다. 그는 “센서 표면의 액체를 전기적으로 제어하는 창의적 원천 기술을 상용화하는 게 의미가 있다”며 “안전하고 편리한 자율 주행과 스마트시티 환경을 조성하기 위한 기반을 제공하고 악천후와 같은 공공의 현안 해결에 기여하겠다”고 밝혔다.

고광본 선임기자 kbgo@sedaily.com