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미케노발광 소재는 압력, 진동, 변형과 같은 외부 힘에 의해 자체적으로 빛을 내기에 전력 공급이 필요 없는 차세대 압력 감응 센서로 주목받아 왔다. 다만 대표 소재인 ZnS:Cu (황화아연-구리 도핑체)는 본질적으로 발광 스펙트럼이 지나치게 넓어 색 신호가 겹치고 심각한 잡음이 발생하는 치명적인 단점이 있었다. 이로 인해 실제 햅틱 센서나 멀티 시그널 입력 장치에서는 청색과 녹색의 신호를 정밀하게 구분하기 어려웠다.
연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 공액고분자를 ZnS:Cu 입자 표면에 쉘(shell) 형태로 코팅하는 새로운 방식을 적용했다. 이 고분자 쉘은 490nm 이하의 청색 빛을 선택적으로 흡수해 불필요한 신호 잡음을 걸러내는 역할을 한다. 적용 결과 광신호 대역폭을 기존 94nm에서 55nm까지 획기적으로 줄이고, 신호 대 잡음비 (Signal to Noise Ratio, SNR)를 0.06 에서 0.52로 크게 향상시켰다.
연구팀은 실제 응용 가능성을 검증하기 위해 멀티 버튼 햅틱 트래킹 센서 시스템을 제작했다. 기존 ZnS:Cu 기반 센서에서는 청색(ZnS:Ag)과 녹색(ZnS:Cu) 신호가 겹쳐 구분이 어려웠으나, F8BT 쉘을 적용한 경우 명확한 색 신호 분리가 가능함을 확인했다. 이를 통해 무전원 햅틱 컨트롤러, 정밀 동작 감지 디바이스, 스마트 의료·헬스케어 인터페이스 등 다양한 분야에서 활용될 가능성을 열었다.
최효성 교수는 “이번 연구는 간단한 공액고분자 표면 엔지니어링만으로 미케노발광 신호의 해상도와 안정성을 동시에 확보한 최초의 사례”라며 “향후 웨어러블 햅틱 센서, 인간·기계 인터페이스, 의료 보조 장치 등 다양한 산업에 핵심 기술로 확산되길 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 중견연구자사업의 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 재료과학 분야 권위지(Advanced Materials) 8월 14일 자에 게재됐다.
