낮은 전압에도 작동하는 발광 센서 개발…전자 피부에 적용

연세대 교수팀 "외부 압력에 즉각 발광 반응"

한국연구재단은 연세대 명재민 교수 연구팀이 저전압에서도 구동되는 압력 감응 발광 센서를 개발했다고 28일 밝혔다.

상용 압력 센서는 외부 자극을 전기 신호로 바꾼 뒤 추가적인 장치를 통해 시각화하도록 돼 있어 구조가 복잡하고 자극을 실시간으로 인식하기 어렵다.

이 때문에 빛을 통해 외부 자극을 시각화하는 ‘압력 감응 발광 센서’에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만 발광 재료가 비싼 데다 유기발광다이오드(OLED)를 기반으로 제작돼 전극·발광층·전자 수송층 등 복잡한 장치를 필요로 했다.

또 구동 전압이 높아 웨어러블 기기로 착용하기엔 위험하다.

연구팀은 전기화학 발광 물질을 활용해 전극 장치만 있으면 작동할 수 있는 압력 감응 발광 센서를 개발했다.

전기화학 발광 물질은 전기를 가하면 양쪽 전극에서 산화 환원 반응 등 전기화학적 반응에 의해 빛이 나는 물질이다.

산화 환원 준위만 넘으면 되기 때문에 낮은 압력으로도 동작이 가능하다.

발광 물질은 이온성 액체를 전해질로 사용하고, 전해질의 누수를 막기 위해 고분자와 혼합해 겔 형태로 제작했다.

연구팀이 실제 손 마디 관절에 붙여 실험한 결과 외부 자극의 크기와 형태에 따라 발광 영역이 넓어지거나 패턴을 달리하는 것이 가능했다.

제1 저자인 권도균 연세대 연구원은 “전자 피부, 대화형 디스플레이, 로보틱스 등 분야에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘에이씨에스 나노'(ACS Nano) 지난 9일 자에 실렸다.

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