|
웨어러블 센서는 건강 모니터링을 비롯해 재활치료·스포츠·환경·산업 현장에서 수요가 급증하고 있다. 다만 기존 센서는 외부 전원이 필요한 데다가 휴대성과 반영구적 모니터링에 한계가 있었다.
박 교수팀은 이런 문제를 해결하기 위해 반도체 특성을 갖는 그래픽 카본 나이트라이드(g-C₃N₄)를 폴리우레탄과 복합화하고 전기 방사 기술을 통해 나노 메쉬 구조를 갖는 ‘양의 마찰전기’ 소재를 제작했다. 이 복합 소재는 기존 소재보다 출력 전압이 1.7배 향상된 것으로 피부·옷과의 접촉에도 신호 간섭을 최소화할 수 있다. 또한 생체적합성 소재인 에코플렉스(Eco-flex) 필름과의 결합을 통해 상용 마스크에도 적용 가능한 센서 구조를 구현했다.
연구팀이 이런 과정을 거쳐 개발한 무전원 압력센서는 고민감도를 보였으며, 사람의 호흡 압력도 측정이 가능했다. 특히 저전력 웨어러블 기기를 직접 구동할 정도의 높은 전력을 생성하는 것으로 확인됐다. 외부의 별도 전원 공급 없이도 자체 전원으로 호흡 모니터링, 음성 인식, 피부 부착형 압력센서 등에 적용이 가능한 것이다.
이번 연구는 한국연구재단 중견연구자사업의 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 화학공학 분야 저명 학술지(Chemical Engineering Journal)에 게재됐다.
광운대는 “이번 연구는 기존 마찰전기 소재의 한계를 극복하고, 고출력, 고신뢰성, 고유연성의 무전원 웨어러블 센서 기술 발전에 중요한 이정표를 세웠다”며 “향후 실용화를 통해 스마트 마스크, 디지털 헬스케어, 음성 기반 사용자 인터페이스 등에서 핵심 기술로 자리 잡을 것으로 기대된다”고 했다.
