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[하이라이트] 신축성 전극 기반 인공전자피부

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Academic year: 2021

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보통신 및 스마트 기기의 보급이 활성화 되고 있으며, 다음 단계의 미래 전자시스템은 단순 휴대형에서 벗 어나 사람의 몸에 부착하거나 인체 내부에 삽입이 가 능한 형태로 발전되어 인체 친화적이며 의료용 생체 신호 감지가 가능한 기기로의 발전이 예상된다. 따라 서, 최근 구부리거나 늘릴 수 있으면서 사람의 피부나 몸 혹은 굴곡진 부분에 부착이 가능한 인공전자피부 개발에 대한 관심이 급증하고 있다. 특히, 구부리거나 늘릴 수 있는 인공전자피부의 구현을 위한 핵심적인 소재 기술로 신축성 전극 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 신축성 전극은 소자를 구부리거나 늘 릴 때 발생하는 응력을 최소화하면서 능동소자 간의 연결, 작동, 그리고 물리적 지지체 역할을 하고, 기계 적인 변형에도 일정한 전기전도성을 유지하여 최종 플렉서블 전자소자 성능의 저하를 최소화시킨다.

신축성 전극은 위와 같은 능동소자를 연결하는 수 동소자로의 역할뿐만 아니라 기계적 변형에 따라서 전기전도성이 민감하게 바뀌는 형태로 개발될 수 있 는데, 최근 외부의 신호를 인식할 수 있는 능동소자의 한 요소로써 압력 및 스트레인(strain)과 같은 변형을 감지할 수 있는 플렉서블 촉각 소재에 대한 연구가 활 발히 진행되고 있다. 압력 및 스트레인 감지 소재는 기계적 변형에 대하여 일정한 전도성을 유지하는 신 축성 전극과 달리 저항과 같은 전기적 특성이 바뀌는 것을 인식하여 외부에서 가해지는 힘을 감지할 수 있

전도도를 지니고 있는 나노 소재의 결합을 통해 필름 형태 및 3차원의 다양한 구조로 설계되어 제작되고 있다. 매우 미세한 압력 및 스트레인을 인식할 수 있 는 소재의 개발은 다양한 감각 기능을 가진 사람의 피 부를 대체할 수 있는 인공전자피부 소재로도 급부상 하게 되면서, 이러한 소재의 개발은 인공전자피부, 촉 각센서, 인공보철, 로보틱스, 의료용 기기 분야에 응용 할 수 있는 핵심적인 기술로 자리 잡고 있다. 본 기고 문에서는 압력 및 인장력 감지 전도성 필름의 특성과 기본적인 원리를 설명하고, 최근에 연구되고 있는 압 력 및 스트레인 감지 전도성 필름 제작에 대한 다양한 개발 및 접근 방향, 그리고 최근 인공전자피부로의 응 용에 대해 소개하고자 한다.

압전 소재 기반 인공전자피부

압력 감지 필름은 외부에서 가해지는 압력에 따라 발생하는 전기적 저항13-16, 커패시턴스(capacitance)17,18, 압전전기(piezoelectricity)19, 마찰전기(triboelectricity)20 와 같은 전기적 특성 변화를 이용하여 제조될 수 있 다. 압력 감지 필름은 기계적 변형에 따른 전기적 신 호를 측정하여 압력의 세기, 방향 등을 구분할 수 있 기 때문에 그 자체로서 여러 센서 응용 분야에 활용 될 뿐만 아니라 능동소자와 연결되어 사람의 피부처 럼 촉각을 감지할 수 있기 때문에 인공피부, 인공보 철, 수술용 로봇 등과 같은 많은 분야에 응용이 가능

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하다. 초기의 압력 감지 필름은 카본 블랙21, 흑연 파 우더22와 같은 전도성 탄소 입자와 탄성과 유연성을 지닌 실리콘 고무의 일종인 PDMS(polydimethylsiloxane) 에 혼합하여 제작되었다. 이와 같은 고무복합소재를 이용한 압력 감지 필름은 그림 1과 같이 외부 압력에 의해 고무 매트릭스 안의 전도성 필러의 배열의 바뀌 는 특성을 이용하여 압력을 인식할 수 있다. 압력이 가해지게 되면 전도성 필러 간의 거리는 점점 가까워 지게 되고 이를 통해 전자들이 이동할 수 있는 전도성 통로가 형성되게 되는데, 압력의 세기에 따라 전도성

통로가 형성되는 접점들이 많이 발생하여 압력에 따 라 전기 저항이 낮아지는 특성을 지닐 수 있다. 이러 한 전도성 복합재료 기반의 압력 감지 필름은 전도성 필러의 양이 일정 농도 이상이 되면 전류가 쉽게 흐르 는 임계점 농도인 퍼콜레이션(percolation) 농도가 존 재하는데, 복합재료의 전도성 필러의 양이 임계점 농 도 부근일 때 압력에 따라서 저항이 급격히 낮아지기 때문에 높은 민감도의 압력 감지 필름을 제조할 수 있 다. 하지만 전도성 탄소 입자 기반의 압력 감지 필름은 상대적으로 많은 전도성 필러를 필요로 하고 높은 압

그림 1. 전도성 복합재료 기반의 압력 감지 필름 원리

그림 2. 압전 소재를 이용한 압력 및 스트레인 감지 필름. (a) 폴리스티렌 나노파이버 위에 성장한 ZnO 나노와이어를 이

용한 스트레인 감지 필름. (b) ZnO 나노와이어가 코팅된 폴리스티렌 기반 스트레인 센서의 스트레인에 따른 전기적 특

성 변화. (c) 전기방사 방법을 통해 제작된 PVDF-TrFE 나노파이버 필름 기반 압력 센서. (d) PVDF-TrFE 나노파이버 압력

센서에 가해지는 압력에 따른 전압 특성 변화.

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도 ZnO, polyvinylidene difluofide (PVDF) 고분자 와 같은 압전(piezoelectric) 소재를 이용한 압력 및 스트레인 감지 필름 제조에 관한 연구들이 많이 보고 되고 있다. 그림 2(a), (b)는 폴리스티렌 마이크로섬 유 표면에 ZnO 나노와이어를 성장시켜 스트레인 감 지 소재로 이용한 연구를 보여준다.23필름에 인장 스 트레인이 가해지게 되면 ZnO 나노와이어 간의 접촉 면적 변화와 ZnO 나노와이어의 압전 특성을 통해 생기 는 전기적 저항 변화 측정을 통하여 스트레인 감지가 가능하다. 이 스트레인 감지 필름은 50%의 인장률 대 비 5,000%의 전기적 저항의 증가를 보여주는 높은 민 감도를 가지고 있다. 압전 고분자는 미세한 세기의 압 력, 굽힘, 기계적 진동 등의 외부 요인에 의해 쉽게 변 형이 가능하고 높은 화학적 안정성 및 저비용 공정 등 의 장점 때문에 기능성 소자에 적합한 소재로 각광받고 있다. 그림 2(c), (d)는 전기방사(electrospinning) 방법을 통해 유연하면서 정렬된 PVDF-TrFE(Poly (vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene)) 공중합체 나 노파이버 필름을 제작하여 초고감도 압력 감지 필름 에 응용한 연구를 보여준다.24 여기서, 전기방사 공 정을 이용한 압전 나노파이버는 원하는 기판에 균일 하게 코팅할 수 있고 굽힘이나 비틀림에 민감한 압 전 특성 변화를 보이는 이점이 있어서 쉽게 압력 감 지 필름에 적용할 수 있는데, 이 연구에서는 최소 0.1Pa에 해당하는 압력을 감지하는 높은 민감도의 압력 감지 필름을 구현하였다. 또한 이 연구에서는 PVDF-TrFE 나노파이버 필름을 이용하여 가속도 계(accelerometer), 진동계(vibrometer), 방향센서 (orientational sensor)로의 응용 가능성을 보여주었다.

전도성 복합필름 기반 인공전자피부

기존 전도성 소재의 표면 미세구조 제어를 통하여 민 감도와 감지 구간을 증가시키려는 연구들이 많이 진 행되고 있다. 소재 표면의 구조적인 제어를 통한 민감 도 증가의 주된 원리는 외부 변형에 의한 미세 구조 간의 접촉 면적 변화율을 최대화시켜서 민감도를 증 가시키는데 있다. 대표적인 예로 2차원 구조의 전도성 필름에 미세 균열을 만들어서 스트레인에 의한 전기 적 저항 변화를 감지하는 연구들이 있다. 그림 3(a)는 평행하게 배열된 탄소나노튜브 필름을 이용한 스트레 인 센서 제조 연구를 보여준다.3 이 탄소나노튜브 필 름은 외부에서 가해진 스트레인에 의해 미세 균열이 발생하고 균열 정도에 따른 저항변화를 일으키게 되 는데, 그림 3(b)에서 보이듯이 280%의 인장률까지 높은 민감도의 저항변화를 보인다. 또 다른 탄소나노 튜브 기반의 스트레인 감지 필름의 예로, 수직으로 성 장한 탄소나노튜브에 폴리우레탄 고분자를 혼합하여 필름을 제작한 연구가 보고되고 있다.4이렇게 제작된 스트레인 감지 필름은 수평 방향으로의 응력이 작용 하였을 때 탄소나노튜브 필름의 균열이 발생하게 되 어 전기적 저항이 증가하게 되고, 다시 응력이 사라질 경우 원상태로 회복되는 탄성 특성을 보인다. 이 연구 에서는 탄소나노튜브 필름이 아코디언과 같이 지그재 그 구조를 지니고 있어 스트레인에 의해 쉽게 저항이 변화하게 되는데, 최대 40%까지 인장률 범위에서 반 복적인 사용이 가능하다. 그림 3(c), (d)는 그물 구조 의 그래핀 필름을 PDMS 위에 부착시켜서 스트레인 센서를 구현하였다.8그림 3(c)에 보이듯이, 가해지는 스트레인에 의해서 그래핀의 표면에 균열이 발생하는 데 이를 통해 전기적 저항이 증가한다. gauge factor 는 스트레인에 대한 민감도를 나타내는 지표인데, 스 트레인(ε) 대비 전기적 저항의 변화율 (R–R0)/(R0

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×ε)를 통해 얻을 수 있다. 이러한 그물구조의 그래핀 필름은 2~6% 스트레인 구간에서 ~10³, 7% 이상의 스트레인 구간에서 106 정도의 높은 gauge factor를 구현할 수 있다.

표면의 구조적인 변형을 통한 높은 접촉 면적 변화 는 압력 감지 필름의 민감도 및 압력 감지 범위를 증 가시킬 수 있기 때문에, 최근 표면적을 최대화시키기 위하여 3차원적인 전도성 구조를 제작하여 높은 성능 의 압력 감지 필름을 제조하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근에 보고되고 있는 연구는 전기전 도도와 기계적 유연성을 결합할 수 있는 다공성 스펀

7,11,25 또는 거품 구조9의 새로운 3차원 구조를 압력

감지 필름에 응용하였다. 그림 4(a)는 다공성 구조를 가진 폴리우레탄 스펀지에 그래핀을 코팅하여 압력 센서를 제작한 연구 결과를 보여준다.7 이러한 3차원 다공성 구조의 전도성 스펀지는 압축 방향의 변형이 가해질 경우 전도성을 지닌 파이버 구조 사이의 접촉

면적 변화율이 다른 차원의 구조보다 훨씬 증가하게 되고, 유연하고 구부릴 수 있는 특성을 얻을 수 있다.

본 연구에서는 원래의 전도성 스펀지 구조에 열을 가 한 후 압축하는 과정을 통해 균열을 발생시켜서 접촉 면적 변화율을 향상시켰는데, 그림 4(b)에서 보이는 것과 같이 스트레인에 대한 민감도가 대폭 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 다공성 스펀지 구조를 이용한 압력 센서는 그래핀 이외에도 은나노와이어11 및 금속25코팅을 통해서도 좋은 특성을 지닌 압력 센 서 제조 연구들이 보고되고 있다.

3차원 다공성 구조를 지니고 있는 다른 소재로서 다공성 종이 티슈(tissue paper)를 이용한 플렉서블 압력 감지 필름 제조 연구가 보고되고 있다. 그림 4(c)는 금 나노와이어를 매우 간단한 딥 코팅 방법으 로 종이 티슈에 스며들게 하여 제조한 매우 얇고 플랙 서블한 압력 센서를 보여준다.26 그림 4(d)에 보이듯 이, 금 나노와이어 다공성 구조는 1.14kPa-1의 높은

그림 3. 미세 균열 구조를 이용한 압력 및 스트레인 감지 필름. (a) 탄소나노튜브 필름의 균열을 이용한 스트레인 센서.

(b) 탄소나노튜브 필름의 스트레인에 따른 상대적인 저항의 변화율. (c) 그물 구조 그래핀 필름의 균열을 이용한 스트레

인 센서. (d) 그래핀 필름의 스트레인에 따른 전류 및 상대적인 저항 변화 특성.

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압력 민감도를 지니고 50,000번의 반복테스트에도 성 능의 저하가 없는 높은 내구성을 지니고 있다. 위와 같은 종이 티슈의 예처럼 전도성 섬유 조직을 이용한 많은 연구들이 보고되고 있는데, 이러한 제조 방법은 높은 민감도 특성과 플렉서블한 특성을 모두 지닐 수 있는 장점이 있기 때문에, 입을 수 있는 스트레인 센 서10, 에너지 변환 장치27와 같은 플렉서블 소자에 많 은 응용 가능성이 있다.

3차원 구조의 다른 예로는 3차원 마이크로 구조를 지닌 고분자 하이드로 겔을 이용한 압력 감지 필름 제 조에 대한 연구가 보고되고 있다. 그림 4(e),(f)는 기 존의 깨지기 쉬운 polypyrrole(PPy) 고분자 필름을 마이크로 구조의 하이드로 겔 형태로 형성시켜서 높 은 스트레인과 응력에도 버틸 수 있는 탄성 특성을 부 과하여 압력 감지 필름을 구현하였다.28 이 연구에서 는 속이 비어 있는 polypyrrole 마이크로 입자 구조로 구성된 전도성 필름과 전극과의 접촉 저항을 통해 발 생하는 전기적 신호를 통해 압력을 감지할 수 있는데, 100Pa 이하의 압력에서 ~7.7-41.9kPa-1의 높은 압력 민감도를 보여준다. 이러한 높은 접촉 면적 변화율을

지닌 고분자 필름은 최소 1Pa의 매우 낮은 압력을 감 지할 수 있고 평면의 표면을 가진 필름보다 5배 이상 의 민감도 향상을 구현할 수 있다. 탄소 소재 기반의 다공성 에어로겔(aerogel)은 매우 가볍고 높은 압축 변형에도 높은 탄성 회복력을 지니고 있어 압력 감지 소재로 응용할 수 있다. 그림 4(g)는 박테리아 셀룰로 오스(bacterial cellulose)의 열분해를 통해 제작한 탄 소 나노파이버 기반의 에어로겔을 보여준다.29 그림 4(h)에서 보이는 것처럼 저밀도, 초다공성을 지닌 전 도성 에어로겔은 매우 작은 힘에 의해서도 변형이 일 어날 수 있기 때문에 압력 감지 소재의 좋은 후보가 될 수 있다.

표면 구조 변형에 의한 전기 저항 변화율을 높이기 위한 방법으로 최근에는 서로 맞물려진(Interlocked) 전도성 어레이 구조를 이용하여 압력 감지 필름을 제 작한 연구가 보고되고 있다.6,30맞물려진 구조는 매우 미세한 압력에 대하여 쉽게 접촉 면적의 변화를 유발 할 수 있기 때문에 높은 민감도를 구현할 수 있고, 또 한 구조적인 이점을 이용하여 수직 방향의 압력 외에 수평방향, 회전과 같은 다양한 방향의 힘을 구분할 수

그림 4. 3차원 구조 제어를 통한 압력 및 스트레인 감지 필름. (a) 그래핀이 코팅된 폴리우레탄 스펀지 구조를 이용한

압력 감지 필름. (b) 그래핀 코팅된 폴리우레탄 스펀지 구조 필름의 압력에 따른 전기적 특성 변화. (c) 금 나노와이어가

코팅된 전도성 티슈 종이. (d) 금나노와이어가 코팅된 전도성 티슈 종이의 압력에 대한 상대적인 전류의 변화율. (e)

polypyrrole 하이드로 겔 기반 압력 센서. (f) 압력에 따른 polypyrrole 필름의 전기적 저항 특성. (g) 탄소 나노파이버 기반의

에어로겔. (h) 탄소 나노파이버 에어로겔의 압축 스트레인에 대한 상대적인 저항 특성.

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있는 다기능성 압력 감지 필름으로 응용이 가능하다.

그림 5(a),(b)는 금속 코팅된 폴리우레탄 나노필러 어레이를 서로 맞물려진 구조를 이용하여 제작한 압 력 감지 필름을 보여준다.30 이러한 맞물려진 구조는 압력, 전단력 등의 외부 스트레스에 따라 필러간의 접 촉 면적과 거리의 변화를 발생시키게 되는데, 이를 통 해 발생하는 전기저항 변화를 이용하여 최소 5Pa에 해당하는 매우 낮은 수직 압력을 인식할 수 있고 전 단력, 뒤틀림 등 여러 종류의 힘 또한 감지할 수 있 다. 이 연구에서 제안된 맞물려진 구조는 압력에 따 른 접촉 면적 변화율을 높일 수 있는 장점이 있지만 금속이 코팅된 단단한 표면은 두 접촉 표면 간의 정 합성 접촉(conformal contact)을 방해하여서 맞물려 진 구조의 접촉 면적 변화율을 최대한으로 이용할 수 없는 단점이 있다. 그림 5(c),(d)는 맞물려진 마이크 로돔(microdome) 표면 구조를 지닌 탄소나노튜브 /PDMS 전도성 복합재료 필름을 제조하여서 고민감 도 압력 감지 필름에 응용한 연구를 보여준다.6이 연

구에서 제작된 복합재료 필름은 실리콘 고무의 탄성 과 탄소나노튜브의 전도성을 동시에 유지하여서 맞물 려진 구조의 접촉 면적 변화율을 최대한으로 이용할 수 있다. 이 필름에 압력이 가해질 경우 맞물려진 두 마이크로 돔 구조의 변형이 일어나면서 접촉 면적이 늘어나고, 또한 마이크로돔 표면 근처에 존재하는 탄 소나노튜브 간의 거리도 가까워진다. 탄소나노튜브 사이의 거리가 일정값 이하로 가까워지면 터널링 (tunneling) 전류가 흐르게 되는데 이로 인해 압력에 따른 매우 큰 접촉 저항 변화가 발생하게 된다. 이 연 구에서 제작된 맞물려진 구조의 전도성 탄성 복합소 재 필름은 매우 낮은 압력구간(<0.2Pa)에서도 높은 전기적 특성의 변화를 유도할 수 있어 높은 해상도를 지닌 압력 감지 필름을 구현할 수 있다.

응용분야

현재까지 진행된 연구는 사람의 피부가 느낄 수 있 는 아주 작은 압력인 미세한 터치에 해당하는 압력보

그림 5. 맞물려진(interlocked) 구조를 이용한 압력 및 스트레인 감지 필름. (a) Pt 코팅된 폴리우레탄 나노필러를 이용한 스

트레인 센서. (b) 맞물려진 나노필러 어레이 스트레인 센서의 수직 압력에 따른 전기적 저항의 변화. (c) 맞물려진 마이

크로 돔(microdome) 구조 탄소나노튜브 복합재료 기반 압력 감지 필름. (d) 맞물려진 마이크로 돔 어레이의 수직 압력에

대한 전기적 저항의 변화.

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외부의 신호를 받아들이는 감지 소재와 신호의 전달 및 증폭을 담당하는 트랜지스터와의 결합을 통해 사 람의 피부 기능을 모사한 플렉서블 전자소자이다. 사 람의 피부는 수직 압력, 인장력, 진동, 유체의 흐름 등 다양한 감각을 인식할 수 있고 상처에 자연적으로 치 유할 수 있는 능력이 있다. 따라서, 최근 사람의 피부 처럼 다양한 방향의 압력을 인식하고 외부 충격에 의 한 손상을 입은 후에도 다시 원상태로 회복될 수 있는 인공전자피부 개발에 대한 연구가 관심을 받고 있다.

그림 6(a)는 압력 감지 필름과 유연한 기판 위에 제작 된 트랜지스터와의 결합을 통해 개발된 인공전자피부 를 보여준다.31 이 연구에서는 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 어레이를 연결하여 압력이 가해지 는 부분을 차별적으로 구분할 수 있고 압력에 따른 OLED 빛의 세기를 직접 눈으로 확인할 수 있는 인 공전자피부를 제작하였다. 인간 피부의 회복 능력을 모사한 연구도 보고되고 있는데, 그림 6(b)는 나노 구 조를 지닌 니켈(Ni) 마이크로 입자와 자가치유성 올 리고머의 복합화를 통해 제작한 전도성 필름이 완전 히 절단된 후에 다시 맞붙였을 때 본래의 전도도와 기

을 이용하게 된다. 이러한 자가치유 특성을 지닌 인공 전자피부 관련 연구는 이후에 PDMAA(poly(N,N- dimethylacrylamide)-PVA(poly(vinyl alcohol))/그 래핀 복합소재 기반으로 제조된 필름을 전극 물질로 이용하여 구현한 연구도 보고되고 있다.33 매우 얇은 기판위에 집적된 다양한 센서로 구성된 피부에 붙일 수 있는 인공전자피부(EES, Epidermal electronic systems)를 이용한 연구도 보고되고 있다. 인공전자 피부를 매우 얇게 제작하면 피부에 임시 문신처럼 붙 일 수 있는데, 그림 6(c)는 매우 얇은 인공전자피부에 다양한 센서 소자를 부착시키고 피부 위에 전사된 인 공전자피부를 보여주고 있다. 이 피부 위에 붙일 수 있는 인공전자피부는 30%의 인장력에도 손상이나 결 함이 발생하지 않아 사람의 움직임을 수용할 수 있고, 압력 뿐만 아니라 온도, 스트레인 등을 동시에 인식할 수 있다.34

압력 및 스트레인 감지 필름 기반의 인공전자피부 는 신체의 움직임뿐만 아니라 뇌, 심장, 근육의 생리적 변화 현상을 실시간으로 관찰할 수 있는 응용 분야를 포괄하고 있다. 이러한 기능은 휴대할 수 있는 의료

그림 6. 압력 및 스트레인 감지 필름의 인공전자피부 응용. (a) 실시간으로 가해지는 외부 자극을 OLED 빛의 세기로 확

인 가능한 인공전자피부. (b) 사람의 피부처럼 손상을 입었을 때 자가치유 특성을 지닌 인공전자피부. (c) 피부에 붙일

수 있는 다기능성 인공전자피부.

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진단용 도구, 몸이 불편한 사람들을 위한 보조 장비로 도 이용이 가능하다. 그림 7(a)는 마이크로 구조를 지 닌 PDMS를 이용하여 제작한 초고민감도 압력 감지 필름을 통해 원격으로 심장박동수를 진단하여 심혈관 질병을 모니터링할 수 있는 장치로의 응용 가능성을 소개하였다.35이와 비슷하게 그림 7(b)에서 보이듯이, 탄소나노튜브 복합필름을 기반으로 제작한 스트레인 센서를 목에 부착하여 사람의 호흡상태를 관찰할 수 있는 특성을 통해 유아돌연사 증후군(sudden infant death syndrome, SIDS)와 같은 사고를 예방할 수 있 는 연구도 보고 있다.3또한, 고민감도의 압력 감지 필 름은 기체의 흐름, 진동과 같은 다양한 종류의 외부 신호를 인식할 수 있는 장점이 있다. 그림 7(c), (d) 는 맞물린 마이크로 구조를 지닌 탄소나노튜브 /PDMS 복합 소재 기반의 초고감도 압력 센서를 이 용하여 사람의 호흡 과정을 통해 배출되는 기체를 감 지하는 호흡 진단기로 응용과 음성의 종류에 따른 목 의 진동을 감지하여 음성 인식 소자로도 응용이 가능 함을 보여준다.6

결론

본 기고문에서는 압력 및 스트레인 감지 소재 및 응

용에 대한 최신 연구동향을 살펴보았다. 특히, 압력 및 스트레인을 감지하는 필름을 제조하기 위해 최근 많 은 관심을 받고 있는 소재들을 살펴보았고 표면 구조 의 변형을 통해 센서의 민감도를 향상시키는 연구의 최신 동향을 분석하였다. 현재까지의 연구는 민감도 를 향상시키고 넓은 감지 영역을 가질 수 있는 압력 감지 필름을 개발하기 위해 새로운 전도성 나노재료 의 모색과 다양한 표면 구조의 제어를 통해 압력에 따 른 저항 변화율을 증가시키고자 하는 연구가 많이 진 행되었다. 향후에는 이러한 연구의 연장으로 소자의 성능을 높이기 위한 새로운 소재와 구조의 개발뿐만 아니라 실제 응용 분야에 적용하기 위해, 간단하고 저 비용으로, 그리고 대면적으로 인공전자피부를 제조할 수 있는 공정 개발을 개발하려는 노력들이 진행될 것 으로 예상된다. 다양한 압력을 감지할 수 있는 전도성 필름은 앞으로 디스플레이, 의료용 소자, 착용 가능한 전자소자, 인공 전자피부, 로보틱스 등의 응용 분야에 중요한 핵심기술이 될 것으로 기대된다.

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그림 7. 의료 분야에 적용할 수 있는 다양한 인공전자피부 센서. (a) 마이크로 구조 PDMS 기반 유기전자소자의 의료용

심혈관 진단 응용. (b) 탄소나노튜브 필름을 이용한 스트레인 센서의 호흡 모니터링 분야 응용. (c) 맞물린 마이크로 구

조 탄소나노튜브 복합 소재를 이용한 호흡 센서 응용. (d) 맞물린 마이크로 구조 탄소나노튜브 복합 소재를 이용한 음

성인식 센서 응용.

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수치

그림 7. 의료 분야에 적용할 수 있는 다양한 인공전자피부 센서. (a) 마이크로 구조 PDMS 기반 유기전자소자의 의료용 심혈관 진단 응용. (b) 탄소나노튜브 필름을 이용한 스트레인 센서의 호흡 모니터링 분야 응용

참조

관련 문서