헬로티 이동재 기자 |
KAIST 기계공학과 박인규 교수 연구팀이 차세대 전자장치인 사용자 맞춤형 3D 형상 웨어러블 신축성 전자장치 설계 및 제조기술 관련 원천기술을 개발했다.
웨어러블 전자장치는 미래를 바꿀 10대 기술로, 안경형 웨어러블 전자장치에서 손목 착용형 웨어러블 전자장치에 이르기까지 세간의 주목을 받고 있다.
최근에는 착용하는 사람의 신체 부위 형태에 딱 들어맞아 착용감이 높으며, 다양한 생체 신호를 정확하게 측정하고, 정보전달을 신속하게 할 수 있는 전자장치에 대한 요구가 높아지고 있다.
그러나 현재의 웨어러블 장치들은 대부분 2D 필름 형태로 신축성이 조금 있을 뿐이라 복잡한 형상을 가진 3D 형상의 표면에 부착할 수 없다는 한계가 있다.
박인규 교수 연구진은 이 문제를 해결하기 위해 열 성형 기술 및 사전왜곡 패터닝 기술을 개발했다.
연구팀은 열 성형이 가능한 전극 및 기판을 제작하고, 이를 사전왜곡 패터닝 기술을 통해 2D 필름에 인쇄, 이후 열 성형을 통해 원하는 3D 형상을 가지도록 성형하는 방식을 개발했다. 이처럼 제작된 3D 전자장치의 경우 사용자가 원하는 디자인으로 최소의 오차를 가지며 정확히 제작이 가능하다. 또한, 사용된 전극 및 기판의 경우 열 성형이 가능한 고신축성 물질이기 때문에, 제작된 3D 전자장치의 경우 고신축성 및 기계/전기적 안정성을 보여준다.
연구팀은 이를 다양한 사용자 맞춤형 어플리케이션에 적용했다. 첫번째로, 손가락형 터치센서는 기존에 대부분 딱딱한 물질로 되어 있어서 착용감이 불편하다는 단점이 있었지만, 새로 개발된 손가락형 터치센서는 사용자 손가락에 딱 맞는 디자인으로 사용자가 편안하게 착용이 가능하며 다양한 변형에 대해서 전기적으로 안정하기 때문에 터치센서로 활용할 수 있었다.
두 번째로 연구팀은 본 기술과 NFC 시스템을 결합해 무선 배터리-프리 발꿈치 부착 소프트 압력 센서 시스템을 개발했다. 이를 통해 부착이 어려운 발꿈치에 센서를 균일하게 부착이 가능하며 안정적으로 압력측정이 가능했다.
박인규 교수는 “4차 산업혁명 시대에 사용자 맞춤형 전자장치는 미래의 주요 기술 중 하나”라며 “해당 기술이 기존의 웨어러블 전자장치 제작 공정의 문제점을 해결해 차세대 웨어러블 전자장치 개발의 전환점이 될 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다”고 말했다.
