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ETRI 고감도 센서 개발...엘리베이터 버튼 터치없이 조작 가능기술이전 바로 가능..".2년내 상용화"
한국전자통신연구원이 고감도 비접촉센서를 개발, 2년내 상용화할 계획이다. 피부상태 자가진단 뷰티미용 제품 개발 예시(왼쪽)와 엘리베이터 비접촉 터치 모습. <사진 제공 한국전자통신연구원>

코로나19 전염 우려로 엘리베이터 버튼이나 출입문 등을 만지는 것이 겁부터 난다. 가장 좋은 대처 방법은 터치하지 않는 것이다.

국내 연구진이 손가락으로 직접 터치하지 않고도 작동하는 비접촉 센서를 개발했다. 기존대비 감도가 660배나 뛰어나 코로나19 예방에 도움이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 신소재인 이황화몰리브덴(MoS2))으로 땀과 같은 수분이나 호흡량을 고감도로 감지할 수 있는 습도 센서 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

이 성과는 미국화학회(ACS) 나노분야 국제 학술지 ‘AMI(응용재료및인터페이스)’에 게재(2020년 3월)됐다.

습도 센서는 습도에 따라 저항이 변화하며 전기 신호 출력이 달라지는 원리를 이용해 감지하는 센서다. 현금자동입출금기(ATM), 모니터 스크린 등 터치형 제품이나 전자기기 방수 기능에 활용되며 최근에는 스마트 사물인터넷(IoT), 농작물 관리 스마트 팜 등에도 많이 적용되는 추세다.

습도 센서의 감도를 높이면 접촉 없이도 반응이 가능한‘비접촉식 센서’개발이 가능하다. 가전제품, 산업용 전자기기 뿐 아니라 원전계통 내방사선 센서로 활용할 수 있다. 최근 코로나19 확산으로 인한 생활 방역 관련 기술로 많은 응용이 이뤄질 전망이다.

ETRI가 개발한 습도 센서는 감도가 세계 최고 수준인 66,000% 이상으로 기존 센서보다 660배 이상 뛰어나다. 감지 시간도 0.5초로 5~6초씩 걸리는 기존 상용센서보다 최대 12배 빠르다.

연구진은 양극산화알루미늄(AAO) 기판에 신소재인 이황화몰리브덴(MoS2))을 코팅해 벌집(Honeycomb) 구조를 이루는 센서로 만들어 감도를 대폭 높였다. 센서 구성 물질이 벌집 구조를 이루면 수분, 수증기 등을 감지할 수 있는 비표면적(입자의 단위 질량당 표면적)이 크게 늘어 감도가 좋아진다.

연구진은 “피부의 수분량, 운동 전후 땀 배출량 및 호흡량의 차이 등을 감지할 수 있다”며 “실제, 손으로 직접 터치를 하지 않아도 미량의 수분을 센서가 감지한다. 패치형으로 센서를 만들어 피부에 붙이면 운동 전후 땀의 양 변화나 운동 강도에 따른 호흡량 측정도 가능하다”고 설명했다.

또, 이러한 원리를 이용하면, 신체 각 부위의 수분량 측정이 쉬워 피부 습도와 관련한 디지털 헬스케어, 뷰티·미용 보습 제품, 공기청정기 등에 활용할 수 있을 것으로 연구진은 예상했다.

코로나19 전염 확산에 따라 출입문, 엘리베이터 버튼 등 터치식 제품의 대안 기술로도 관심을 끌 것으로 보인다.

현재 연구진이 개발한 소자는 크기가 5mm x 5mm다. 여러 센서를 이어붙인 패치형 센서로 개발도 가능하다. 딱딱한 실리콘이나 유연한 소자 모두 활용할 수 있다.

연구진은 간단한 비접촉 센서 시제품을 개발해 시연한 결과, 1cm 내외로 손가락을 가져가면 신호 감지가 이뤄지는 것을 확인했다.

ETRI ICT창의연구소 신소자연구실 최춘기 박사(교신저자)는“특허 출원을 진행 중이다. 바로 기술 이전이 가능해 2년 내 상용화가 가능할 것으로 보고 있다”고 말했다.

이 연구는 산업통상자원부 한국에너지기술평가원의 원자력핵심기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 논문 제1저자는 과학기술연합대학원(UST) 슈브라몬달 박사 과정 연구원과 ETRI 김성준 박사다.

박희범 기자  snews@s-news.kr

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