건국대-한양대팀, 물방울원리 이용 초민감 투명 그래핀 촉각센서 개발

‘Advanced Functional Materials’ 4월 최신호 표지논문 선정

국내 대학 연구팀이 액체 방울이 붙고 떨어지는 현상을 이용한 초민감 투명 그래핀 촉각센서를 개발했다.

건국대학교 공과대학 화학공학부 이위형 교수팀과 한양대학교 화학공학과 김도환 교수팀은 공동으로 이온성 액체를 음각 그래핀 그리드 층 사이에 고정화해 그래핀으로 제조된 상부 전극이 이온성 액체를 접촉함에 따라서 퍼지는 현상을 이용, 미세한 접촉(Gentle touch)에도 최고의 민감도를 가지는 이온성 촉각센서를 개발했다고 20일 밝혔다.

공동연구팀은 이 기술을 이용해 소자와 소자 사이 혼선(Crosstalk)이 완벽히 차단된 촉각센서 어레이를 제조했다. 큰 유전율을 가지고 있는 이온성 액체가 상부 전극과 맞닿지 않을 때는 공기 정전용량을 지니다가 상부 전극에 닿는 순간 정전용량이 급격히 증가하는 현상을 이용했다.

이번 연구는 액체 방울이 붙었다 떨어지는 현상을 이용해 뛰어난 민감도와 빠른 회복속도를 지닌 촉각센서를 제조할 수 있다는 패러다임을 처음으로 제시했다. 연구의 우수성을 인정받아 ‘Advanced Functional Materials’지 최신호에 표지논문으로 선정됐다.

이번 연구에서 개발한 이온성 촉각센서는 유연디스플레이, 헬스케어용 디바이스 등 다양한 분야에 응용할 수 있다.

촉각센서 매커니즘. 그래핀 그리드 위에 고정화된 이온성액체가 상부그래핀 전극에 접촉함에 따라 정전용량이 변화하는 것으로부터 압력을 센싱하는 모식도.

연구팀은 촉각센서를 대면적화 어레이로 제조하면 소자 간 혼선이 적어 터치할 때 오류를 극소화 할 수 있을 것으로 기대했다. 또 그래핀 전극·이온성 액체 활성층은 투명하면서 유연하기 때문에 다양한 시각효과와 신체 부착성을 줄 수 있는 웨어러블 촉각 센서로 활용될 전망이다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 글로벌프론티어사업(나노기반 소프트일렉트로닉스 연구단) 과 기초연구사업(중견연구)의 지원으로 수행됐다.