ETRI, 그래핀기반 직물형 센서 개발

1 x 3cm로 제조 장갑에 붙여···향후 로봇, 의수, 의족 등에 적용 기대
압력이나 변형정도를 동시에 측정할 수 있는 직물형 복합센서가 개발됐다.

ETRI(한국전자통신연구원)는 그래핀과 탄소나노튜브를 결합해 면섬유에 코팅하고, 이를 활용해 여러 번 구부리거나 눌러도 방수가 되고 전도성이 높은 직물형 센서를 개발했다고 26일 밝혔다.

연구진은 제작한 센서를 면장갑에 접목해 손가락 동작에 따른 움직임을 감지하는 모션센서 제작에도 성공했다.

기존 센서에는 전기가 잘 통하는 전도성 계열 금속이 주로 활용됐다. 하지만 금속은 구부리기가 힘들고, 쉽게 끊어지는 등 유연성과 내구성이 약해 상용화에 한계가 있었다.

이에 연구진은 얇으면서도 단단하고 땀이나 약품 등 화학적으로도 안정성이 뛰어난 센서를 개발했다. 

연구진은 '환원 그래핀'과 '탄소나노튜브'를 결합해 압력이나 변형정도 측정이 가능한 직물형 복합센서를 구현했다. 구현된 센서의 크기는 1x3cm 정도인데 이를 수십 cm까지 대면적으로도 제작할 수 있다. 또 디자인이나 크기에 제한 없이 천에 바로 적용 가능하다. 

연구진은 개발된 센서를 웨어러블 센서 관련업체, 장애인을 위한 의수-의족 관련업체 등에 기술이전함으로써 기술 상용화를 위해 노력할 계획이다

최춘기 ETRI 박사는 "복합센서가 측정 범위의 변화에 따라 선형성을 유지하면서 측정 과정이 수초 내에 이뤄지는 등 센싱 성능의 우수성도 확인했다"고 말했다.

김성준 ETRI 박사와 최춘기 박사가 각각 제1저자와 교신저자로 연구를 수행했다. 공동교신저자로 안기석 한국화학연구원 박사가 연구를 수행했다. 송우석 한국화학연구원 박사, 이윤식 ETRI 박사, 민복기 ETRI 박사, 슈브라몬달 UST 박사 과정 학생도 연구에 참여했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원으로 수행됐으며, 연구 성과는 미국화학회 나노분야 국제학술지인 '응용재료 인터페이스(AMI)' 온라인에 지난달 8일자에 등재됐다. 

ETRI연구진이 그래핀 기반 직물형 스트레인-압력복합센서를 면장갑에 적용해 손동작에 따른 신체신호 감지 기술을  인장·압축 측정 장비를 통해 시연하고 있는 모습.<사진=ETRI 제공>  ETRI연구진이 그래핀 기반 직물형 스트레인-압력복합센서를 면장갑에 적용해 손동작에 따른 신체신호 감지 기술을 인장·압축 측정 장비를 통해 시연하고 있는 모습.<사진=ETRI 제공>
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