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초고감도 압력센서를 이용한 소자를
제작하고 있는 모습

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ETRI 연구진이 개발한 얇고 투명한
초감도 압력센서시트

현재 연구진은 신축 기판상에서 대면적, 고해상도 센서 및 액추에이터 어레이 기술을 조기 확보함으로써 미래 잠재시장에서 경쟁력을 확보하는 것을 목표로 하고 있다.

시장조사 전문기관에 따르면 세계 신축성 전자소자 시장규모는 2025년 16억 불로 성장할 것으로 예측된다. 또 전 세계 햅틱기술 시장은 2014년에 77억 달러에서 연평균 25.4%의 성장을 통해 2020년에는 298억 달러로 확대될 전망이다. 아울러 VR, AR 시장도 올해 1,500억 달러 규모로 급성장할 전망이어서 스킨 전자소자 시장 전망은 매우 밝다.

지난 2월에는 국내 연구진이 아주 미세한 압력 변화에도 쉽게 알아낼 수 있는 압력 디스플레이 기술을 개발했다. 본 기술은 압력의 강도와 위치뿐만 아니라 압력을 가한 물체의 3차원 표면 정보도 알 수 있어 생체인증, 웨어러블 기기, 스킨트로닉스, 의료용 보조기기 등 분야에 널리 활용될 전망이다.

ETRI의 스킨트로닉스

ETRI는 서울대 연구팀과 함께 나노 복합소재를 이용해 기존보다 민감도가 최대 20배 높은 초고감도 투명 압력센서를 개발했다. 기존 압력센서는 날실과 씨실을 엮듯 십(十)자 패턴을 만들고 맞닿는 부분의 압력에 따라 전도도가 달라지는 센서 물질을 넣어 만들었다. 그러나 이러한 구조는 감도가 떨어져 미세한 변화를 감지하기 힘들고 압력 신호 데이터를 추가 처리해야만 관련 정보를 볼 수 있다는 한계가 있었다.

이에 ETRI는 새로운 센서 물질로 나노 소재를 이용하고, 이를 양자점(Quantum dot) 발광 소자의 적층 구조에 응용해 감도를 높이면서도 압력분포를 바로 볼 수 있게 개발했다. 즉, 압력에 의해 접촉된 부분만 발광하는 형태다. 센서의 민감도는 사람의 맥박 표시가 가능할 정도로 뛰어나며, 압력의 범위도 손바닥 전체를 누르면 표시할 정도로 넓다. 바늘 침의 압력도 감지 가능한 수준으로 정교하다. 향후 연구진은 센서를 얇은 박막으로 만들어 피부에 직접 붙이게 되면 맥박이 뛰는 대로 빛이 발생해 신체 정보 데이터를 병원 내 전송도 가능해질 것으로 보고 있다. 아울러 사람의 지문 골의 높낮이 표현도 가능해 생체인식 관련 보안에도 유용할 전망이다. 또 로봇에 본 센서 부착 시 로봇이 느끼는 물체의 거칠기, 매끄러운 정도까지 알 수 있다.

ICT 강국에서 제4차 산업혁명을 탄탄하게 견인해나가는 ETRI, 그 가운데 스킨트로닉스 기술은 새로운 부품이라는 날줄과 새로운 미래 기술의 씨줄이 되어 열어갈 새로운 기술로 기대를 모으고 있다.