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미세한 압력
변화 감지,
유연 전자소자 -
미세한 압력 변화도 쉽게 알아낼 수 있는 기술이 개발됐다. 압력의 강도, 위치뿐 아니라 압력을 가한 물체의 3차원 표면정보도 나타낼 수 있다. 사람의 맥박처럼 미세한 움직임도 쉽게 잡아내는 센서다. 심지어 압력의 변화를 빛으로 나타낼 수 있다. 기존 센서보다 민감도가 20배나 높으면서도 투명해 사람 지문의 높낮이까지도 세밀하게 구분한다.
기존 압력 센서는 전극을 활용해 날실과 씨실로 모양을 만들어 전극이 닿는 부분이 누르는 압력에 따라 전도도가 달라지는 원리를 이용했다. 문제는 감도였다. 아주 미세한 압력변화를 감지하기 어렵고 압력 신호를 표시하기 위해선 추가적인 처리가 필요했다.
연구진은 나노소재를 이용해 센서를 만들고 양자점(퀀텀닷) 발광소자를 올려 압력분포를 한눈에 볼 수 있는 소자를 개발했다. 얇은 막에 나노소재를 코팅해서 만든 센서에 양자점발광다이오드(QLED) 디스플레이를 붙여 만든 셈이다.
ETRI는 전기가 잘 통하는 머리카락 1/100 굵기의 고분자 나노와이어와 나노 셀룰로스로 섞어 복합소재를 센서 물질로 만들었다. 압력을 받은 와이어가 서로 부딪치면 전류가 흐르게 되어 빛을 내게 된다. 두께도 마이크로미터(㎛) 단위로 아주 얇다. 압력을 받게 되면 접촉된 부분의 전류가 흐르고 누르는 힘이 증가할수록 전류량도 증가한다.
이러한 센서에 전기를 가해주면 전류가 흘러 바늘과 같이 뾰족한 물질로 눌러도 누를 때마다 빛의 3원색인 빨강, 녹색, 청색으로 빛을 낸다. 투명하고 얇기 때문에 사람의 피부나 곡면 유리와 같이 다양한 기판 위에 올려 활용해도 된다. 소재가 저렴하고 친환경적이기에 신체에 무해하다. 습기 등 생활 오염이 발생하는 환경에서 장기간 사용해도 성능이 안정적으로 지속되는 결과도 확인했다.
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양자점
(Quantumdot)
양자점(量子點). 크기가 수 나노미터(nm) 크기에
불과한 초미세 반도체 입자
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01
한화에어로스페이스가 ETRI의 플랫폼을 이용해
개발한 유연한 OLED 시제품
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유연 전자소자,
다양한 분야
활용도 높아 -
본 기술은 센서와 디스플레이를 일체화해 이미지를 처리하는 별도의 장치도 필요 없다. 심지어 머리카락 두께 정도인 사람의 지문 높낮이도 표시할 수 있을 정도다. 기존 기술이 2차원적인 정보를 얻는 수준이었다면 본 기술은 민감도를 대폭 높여 3차원적인 이미지 정보를 얻을 수 있다.
개발한 센서 위에 손가락 끝을 올리면 바로 입체적으로 지문의 모양을 본떠 지문의 굴곡 모양까지 보여줄 수 있다. SF영화에서나 보던 것처럼 피부 표면을 디스플레이 하는 일이 가능해진 것이다. 물체 표면 질감까지 분석할 수 있어 향후 새로운 정보보안이나 새로운 통신 시장에도 활용될 것으로 예상된다. 또 로봇 피부에 센서를 부착하게 되면 로봇이 물체를 만질 때 느끼는 거칠기, 매끄러운 정도, 냉온도 정도 등을 알 수 있다.
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셀룰로스
(Cellulose)
셀룰로스(Cellulose)의 화학식은 (C6H10O5)n이고
식물 세포벽의 기본 구조 성분이며 지구상에서 가장
흔한 유기 화합물 중의 하나
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ETRI 스킨트로닉스 기술
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센서를 얇은 박막으로 만들어 피부에 직접 붙이게 되면 맥박이 뛰는 대로 빛이 발생해 신체 정보 데이터를 병원 내 전송도 가능해질 것으로 보고 있다. 전자 피부로 활용 시 다양한 진맥과 건강상태 확인하는 데도 활용할 수 있다. 이로써 향후 투명 박형(薄型) 보안시스템, 입을 수 있는 헬스케어, 촉감을 느끼는 로봇, 보안용 투명한 디스플레이 발광 터치패널, 의족이나 의수 등 여러 용도로 전자제품에 응용이 될 것으로 보인다.
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한 차원
더 앞선
연구 개발 -
ICT를 선도하는 연구기관인 ETRI는 유연 전자소자를 일괄 공정할 수 있는 인프라를 보유하고 있다. 유연 전자소자를 만들기 위해서는 여러 가지 단위 공정이 필요하다. 단위 공정도 여러 가지 서브(Sub) 공정으로 이루어져 있으며, A 단위 공정, B 단위 공정, C 단위 공정이 모여 일괄 공정이 된다. 가령 기판을 만드는 공정이 있고, 기판 위에 디스플레이를 동작할 수 있는 스위치 역할을 하는 백플레인 공정도 있다. 또 그 위에 올라가는 패널 공정까지 필요하다. ETRI는 이러한 공정을 모두 갖추고 있다. 이를 통해 디스플레이를 제작하고, 디스플레이와 센서를 융합할 수 있는 기술력을 겸비하고 있다.
이러한 인프라를 바탕으로 ETRI는 한 차원 앞선 미래-창의-도전형 원천 연구와 공공 분야에 활용할 수 있는 분야를 위주로 기술을 개발해 나가고 있다. 연구진은 반도체 팹(Fab) 인프라와 디스플레이 연구 노하우를 활용, 기업의 최첨단 기술 개발을 적극 돕고 있다. ETRI는 국가 연구수행을 통해 축적한 기술을 기반으로 정부출연연구기관의 역할을 다하기 위해 ‘유연(柔軟) 전자소자 일괄공정 플랫폼(FEPP)’을 구축, 큰 호응을 얻었다. 연구원은 작년 한 해 동안 서비스 시범 적용을 위해 홈페이지 공모를 통해 선정된 3개 기관과 협업을 무료로 진행했다.
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나노와이어
(Nanowire)
극소 트랜지스터와 일부 레이저 장치에 사용하는
반도체로 만든 나노미터 크기 막대
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02
스마트폰과 출입문, 자동차 등에 적용될 생체 인증 서비스
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이를 통해 ㈜한화에어로스페이스와 그래핀을 적용한 플렉시블 OLED 패널 제작 한양대 전자시스템집적연구실(IELAB)과 내외부 보상용 능동형 유기발광다이오드(AMOLED) 픽셀 TFT 회로 한양대 시스템통합회로연구실(SICLAB)과 기계적 스트레스에 강인한 유연/신축성 회로 구현을 위한 TFT 특성평가 회로 등의 결과물을 냈다.
연구진의 기술로 우리나라가 유연소자 기술 강국으로 도약하는데 큰 역할을 해주기를 바란다.
글 · ETRI 홍보실장 정길호