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KAIST, 광 투과 방식 웨어러블 유연 인장 센서 개발
KAIST, 광 투과 방식 웨어러블 유연 인장 센서 개발
  • 정래수
  • 승인 2020.04.02 19:38
  • 댓글 0
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KAIST 기계공학과 박인규(사진 오른쪽) 교수와 구지민 박사과정. KAIST 제공

[동양일보 정래수 기자]한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 박인규 교수 연구팀이 신체 동작 및 자세 모니터링에 활용 가능한 '탄소 나노튜브–탄성 중합체 복합소재 광 투과 방식'의 '웨어러블 유연 인장 센서'를 개발했다고 2일 밝혔다.

이 기술은 인체의 관절 굽힘 동작, 자세, 맥박 및 표정 등 다양한 생체 동작을 연속적으로 측정해 운동 시 관절부 움직임 자세 교정 및 맥박 측정을 통한 헬스케어 모니터링 시스템 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

연구진은 탄소 나노튜브가 함침된 탄성중합체의 인장에 따른 광 투과도 변화 현상을 활용, 최고 400%에 달하는 넓은 범위의 인장률을 안정적으로 측정할 수 있는 유연 인장 센서를 개발했다.

이 센서는 외부 인장에 따라 탄성중합체에 함침된 탄소 나노튜브 필름에 틈이 형성돼 광 투과도를 크게 변화시켜 기존의 광학 방식 인장 센서에 비해 10배 이상의 높은 감도를 보여줬다.

또 1만3000회 이상의 인장 변형에도 안정적으로 신호가 회복됐고 다양한 환경 요인(온도, 습도)에도 우수한 감지 성능을 자랑했다.

연구진은 이러한 성능을 바탕으로 손가락 굽힘 동작을 측정해 이를 로봇 조종에 활용했다. 3축 센서로 패키징 해 인체 자세 모니터링에도 활용했다.

또 경동맥 근처의 맥박 모니터링과 발음할 때의 입 주변 근육 움직임 등 미세한 동작도 관찰하는 데 성공했다.

이는 기존의 전기저항식, 정전용량식 및 광학 방식의 유연 인장률 센서가 갖는 한계점을 극복할 수 있는 새로운 플랫폼을 개발한 것이라고 연구진은 설명했다.

이 논문은 나노기술 분야 국제 학술지 'ACS Applied Materials & Interfaces'의 지난달 4일 자 표지 논문에 게재됐다.

박인규 교수는 "이번 연구결과는 헬스케어, 엔터테인먼트, 로보틱스 등 다양한 분야에 널리 활용할 수 있는 우수한 성능의 웨어러블 센서를 실현한 것"이라고 말했다. 정래수 기자

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