연세대 연구팀, 섬유 한 가닥으로 인간 피부 감각 재현

인간의 피부 감각기를 모사한 웨어러블 스마트 글러브의 예시. (연세대 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 섬유 한 가닥으로 인간의 피부 감각을 재현하는 기술을 개발했다.

한국연구재단(NRF)은 연세대 전기전자공학과 이태윤 교수 연구팀이 고성능 무기 열전 소재인 아이오딘화 구리(CuI) 나노 입자가 내장된 고성능 신축성 섬유형 열전 소자를 개발하고, 이를 통해 웨어러블 전자 기기에서 온도, 인장, 압력을 독립적이면서도 동시에 감지할 수 있는 센서 시스템을 구현했다고 5일 밝혔다.

기존의 유기 열전 소재 기반 소자는 열전 성능이 낮고 무기 열전 소재 기반 소자는 유연성과 신축성이 부족해 실제 환경에서 웨어러블 전자기기용 센서로 활용하기에는 제한적이다.

이에 연구팀은 고성능 신축성 섬유형 열전 소자를 개발했는데 내부에 아이오딘화 구리(CuI) 나노 입자가 균일하게 분포되어 있어 높은 유연성과 신축성, 우수한 열전 성능을 동시에 달성했다.

섬유형 열전 소자는 최대 835%까지 신축되면서, 203.6 마이크로볼트퍼켈빈(µV/K)의 높은 제벡 계수를 지녀 기존 한계인 350%의 신축성과 58µV/K의 제벡 계수를 크게 극복했다.

특히 섬유형 열전 소자를 멀티모달 센서 형태로 웨어러블 스마트 장갑에 통합해 다양한 자극을 감지하는 인간의 피부 감각을 모사한 센서 시스템을 구현했다.

스마트 장갑은 출력 전압, 전기 저항, 정전 용량과 같은 서로 다른 변수들의 변화를 측정해 온도, 인장, 압력 변화를 독립적이면서도 동시에 정밀하게 감지할 수 있다. 이를 통해 웨어러블 전자기기를 활용한 개인 맞춤형 건강 관리 시스템으로의 응용 가능성을 입증했다.

이태윤 연세대 교수. /뉴스1

이태윤 교수는 “이 연구를 통해 섬유 한 가닥으로 인간의 다양한 피부 감각을 재현하는 기술을 새롭게 제시했다”며 “이 기술은 향후 웨어러블 기기를 통한 개인 맞춤형 건강 모니터링 및 비대면 스마트 의료기기로 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노미래소재원천기술개발, 글로벌 융합연구지원, 중견 연구 사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼스'에 지난달 2일 게재됐으며 전면 표지 논문으로 선정됐다.

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