| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2016년 가을 (11/16 ~ 11/18, 경주 현대호텔) |
| 권호 | 22권 2호 |
| 발표분야 | G. 나노/박막 재료 분과 |
| 제목 | 다층 마이크로 구조를 통한 초고민감 실시간 압력 센서 |
| 초록 | 최근, 웨어러블 기기, 로봇, HMI (Human machine interface), 헬스 케어 등에 적용이 가능한 유연하고 늘어나는 인공전자피부(E-skin) 연구에 대한 관심이 지속적으로 늘어나고 있다. 전자피부란 사람의 피부와 같이 온도, 촉감 등을 감지할 수 있고, 피부처럼 늘어날 수 있는 유연한 인공 소자를 말하며, 이러한 E-skin을 제작하기 위해서는 기본적으로 아주 작은 외부 압력 (10kPa 이하)도 감지할 수 있어야 한다. 몇 년간 resistive, capacitive, piezoelectric 과 같은 종류의 flexible 압력 센서가 E-skin의 유력한 후보로서 연구가 진행되어 왔다. 그 중 마이크로 구조를 가지는 유전체를 사용한 정전방식 압력 센서의 경우, 외부의 압력이 가해졌을 때 센서의 두께가 작은 힘에도 잘 변함에 따라 높은 민감도, 빠른 반응 시간을 가질 수 있어 최근 활발히 연구가 진행되고 있다. 한편, 자연에는 작은 힘에도 압축이 잘 될 뿐만 아니라 원래의 모양으로도 복원이 잘 되는 버섯, 규조류, spongia officinalis 와 같이 마이크로 크기의 구멍을 가지는 생물이 많이 존재하는데, 이러한 자연 생물체들의 훌륭한 기계적 성질에 영감을 받아 스펀지 구조를 모방해 초고민감 압력센서를 구현하였다. 본 연구에서는 다층 형태의 다공성 구조를 가지는 고무 유전체를 기반으로 초고민감 정전방식 압력센서를 구현하였다. 유전체의 마이크로 구조는 단순공정으로 구현하였으며, 구조적인 형태는 구멍의 크기를 조정함에 따라 변형이 가능하다. 본 연구에서 제작된 압력센서는 아주 미세한 압력 (개미 한 마리, 20mg)도 측정이 가능하며, 1kPa 이하의 압력에서도 세밀하게 반응함을 볼 수 있었고, 10000번 이상의 반복적인 측정에도 성능의 변함 없음을 확인하여 신뢰성을 확보하였다. 뿐만 아니라 다양한 힘 구분이 가능한 15 x 15 대면적 압력센서 어레이를 구현함으로써 실시간으로 그리는 다양한 모양도 감지가 가능함을 확인하였다. 이러한 초고민감 유연 압력센서를 통해 웨어러블 헬스 모니터링, 로봇, human-machine interface 분야뿐 아니라 다양한 응용 분야에도 적용이 가능할 것으로 예상된다. |
| 저자 | 강수빈, 이재홍, 이태윤 |
| 소속 | 연세대 |
| 키워드 | <P>E-skin; 정전식 압력센서; 실시간 압력센서</P> |
