KAIST 연구진, 나노 갭 압력 센서 개발
[충청투데이 김중곤 기자] 비, 수영장 등 물에 젖은 환경에서도 스마트폰을 마치 일상에서처럼 정상적으로 터치할 수 있는 날이 머지않았다.
10일 KAIST에 따르면 윤준보 전기및전자공학부 교수 연구팀이 외부 간섭의 영향을 받지 않으면서 높은 해상도로 압력을 감지하는 ‘나노 갭 압력 센서’를 개발했다.
흔히 터치 시스템으로 사용되는 정전용량 방식 압력 센서는 물방울이나 전자기 간섭, 굴곡에 따른 굽힘 등 외부 간섭 요소에 의해 오작동이 발생하는 문제가 있었다.
연구팀은 오작동 원인이 센서 가장자리에서 발생하는 ‘프린지 필드(Fringe Field)'의 취약성 때문이라는 것을 확인, 이를 억제하기 위해 구조적 변수를 집중적으로 탐구했다.
그 결과 전극 간격을 수백 나노미터(㎚) 수준으로 좁히면 센서에서 발생하는 프린지 필드를 수퍼센트 이하로 억제할 수 있다는 것을 도출했다.
연구팀이 독자적인 마이크로·나노 구조 공정 기술로 개발한 나노 갭 압력 센서는 전극 간격이 900nm 수준으로, 물질에 관계없이 압력만을 신뢰적으로 감지했으며 굽힘이나 전자기 간섭에도 감지 성능에 영향이 없는 것이 검증됐다.
나아가 연구팀은 개발한 센서의 특성을 활용해 인공 촉각 시스템도 구현했다. 외부 간섭에 반응 없이 오직 압력에만 반응하는 압력 센서 기술로 마치 사람의 피부를 모사한 것이다.
연구팀은 다양한 전자기기로의 응용 가능성을 확인하기 위해 포스 터치 패드 시스템도 개발해 압력의 크기와 분포를 간섭 없이 높은 해상도로 얻을 수 있다는 것도 검증했다.
윤 교수는 “이번 나노 갭 압력 센서는 비 오는 날이나 땀이 나는 상황에서도 기존 압력 센서처럼 오작동하지 않고 안정적으로 동작한다. 많은 사람이 일상에서 겪어온 불편을 해소할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
이어 “앞으로 로봇의 정밀한 촉각 센서, 의료용 웨어러블 기기, 증강현실(AR) 및 가상현실(VR) 인터페이스 등 다양한 응용 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 수 있을 것이다”고 덧붙였다.
김중곤 기자 kgony@cctoday.co.kr