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■ 연구성과

기계항공공학부 고승환 교수 연구팀, 종이 자르기 방법으로 투명 전자피부 센서 개발
2019.09.17

기계항공공학부 고승환 교수 

 <기계항공공학부 고승환 교수> 

 

본교 공과대학은 기계항공공학부 고승환 교수팀이 종이 자르기 방식인 키리가미(Kirigami) 기법으로 사람 피부에 부착해 생체정보를 인식하는 투명 전자피부를 개발했다고 17일 밝혔다. 이번 연구로 매우 손쉽게 전자피부를 다양한 피부 층에 맞춤 제작할 수 있게 됐다.

 

사람의 피부에 부착해 작동하는 전자피부는 미관상 눈에 잘 보이지 않게 투명하고, 이질감이 없도록 피부와 같이 늘어나야 한다. 하지만 기존의 전자피부용 투명전극은 물질적인 한계로 투명하지 않거나, 늘어나기 힘들고 기계적인 변형에 의해 전기적인 성능이 크게 변하는 한계점이 있었다.

 

이에 연구팀은 투명전극을 다양한 패턴으로 자르는 혁신적인 방식을 고안했다. 투명 전극에 연구팀이 개발한 패터닝 공정에 따라 키리가미의 구조체를 삽입하면, 여러 모양으로 튀어나와 원하는 피부 부위에 알맞게 안정적으로 늘어날 수 있다.

 

연구팀은 이렇게 개발한 키리가미 투명전극을 이용해 굴곡이 다양한 피부 부위에 부착할 수 있는 히터와 생체신호 센서 형태의 투명 전자피부를 구현했다. 이 투명 전자피부는 사람의 눈에 보이지 않아서 부담 없이 착용할 수 있는 상처치료/건강관리용 기기로 적용 가능하다.

 

또한 생체신호를 이용한 IoT/ICT 분야에서도 투명 전자피부를 활용할 수 있다. 연구팀은 투명 전자피부를 이용해 사람의 팔 근육에서 측정한 근전도(EMG) 신호를 드론의 작동신호로 변환해 사람의 팔로 드론을 조종하는 실험에 성공했다.

 

고승환 교수는 “이번 연구는 종이 자르기 기법을 응용해 손쉽게 전자피부용 투명전극의 제작 공정을 고안했다는 점에서 의의가 있다”며, “의료 분야 뿐 아니라 사람과 기계 사이를 연결하는 휴먼-머신 인터페이스(HMI, Human-Machine Interface)의 활용 가능성까지 입증한 것”이라고 설명했다.

 

연구 결과는 세계적으로도 주목받아 미국화학회(American Chemical Society, ACS)에서 발간하는 모든 학술지 논문 중 편집장들이 우수성을 인정하는 한 편의 논문인 'ACS Editor’s Choice'에 선정됐다. 이와 함께 나노 분야의 국제권위 학술지인 나노 레터스(Nano Letters)에 8월 14일자로 게재됐다.

 

논문 제목 : Stretchable and Transparent Kirigami Conductor of Nanowire Percolation Network for Electronic Skin Applications(1저자 원필립, 박정재, 교신 저자 고승환 교수)

 

 

[참고자료]

 

▲ 투명 키리가미 투명전극으로 측정이 가능한 다양한 생체 신호 (Electrophysiology signal).

(왼쪽 위부터 EEG-뇌파, EOG-안전위도, ECG-심전도, EMG-근전도)

 

▲ 투명 전자피부 생채신호 센서를 이용해 근전도(EMG)의 신호로 드론을 조종한 휴먼-머신 인터페이스(HMI).

 

문의사항 : 기계항공공학부(02-880-7114)

 

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