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| [KAIST 제공] |
국내 연구진이 반복 변형에도 안정적으로 전기를 생산하는 자가발전 압전 센서를 개발했다.
KAIST는 기계공학과 김미소(왼쪽) 교수 연구팀이 기존 압전 섬유 센서(압력이나 움직임을 전기 신호로 바꾸는 섬유형 센서)의 내구성 한계를 극복하고 반복적인 변형에도 안정적으로 작동하는 고신축성 압전 섬유 센서를 개발했다고 18일 밝혔다.
센서의 핵심 소재는 힘을 받으면 전기를 생성하는 특성을 가진 압전 고분자 소재다. 가볍고 유연해 몸에 부착하는 웨어러블 센서에 적합하지만, 기존 압전 섬유 센서는 반복적으로 늘어나거나 구부러질 경우 전기 신호를 수집하는 전극층과 전기를 생성하는 압전층이 손상돼 신호가 약해지는 문제가 있었다. 또한 신축성을 높이기 위해 섬유를 코일 형태로 만들면 더 크게 늘어날 수 있지만, 전기적 안정성을 유지하기 어려웠다.
연구팀은 센서를 원래 길이의 약 6.7배인 최대 668%까지 늘리면서도 안정적인 출력을 유지하는 데 성공했다. 개발된 센서는 늘어남, 구부러짐, 눌림 등 다양한 움직임에서도 일정한 전기 신호를 생성했다.
연구팀은 센서를 코일뿐 아니라 매듭 형태로도 제작해 반복적으로 힘이 가해지거나 갑작스러운 충격이 발생하는 상황에서도 안정적으로 작동함을 확인했다. 이 기술은 인체 움직임을 실시간으로 감지하는 웨어러블 헬스케어 센서에 활용될 수 있다. 재활 치료, 스포츠 동작 분석, 근골격계 질환 관리, 산업 현장 안전 모니터링 등 다양한 분야로 확장될 것으로 기대된다.
이번 연구결과는 나노공학 및 재료과학 분야 국제학술지 ‘ACS Nano’에 게재됐다.
구본혁 기자
