[IT 톺아보기] 손 안 대도 버튼 작동시키는 '비접촉 센서'

기존보다 감도 660배 뛰어난 비접촉 습도 센서 개발
전자소자 집적도 20배 이상 향상시킬 수 있는 접착제
스스로 실내 온도 조절하는 '스마트 윈도우'

연일 터지는 정치·사회 뉴스에 빠져 정작 중요한 것을 놓치기 일쑤죠. 21세기 미래를 바꿀 IT기술, 인포테인먼트 소식입니다. 미래 먹거리일 뿐 아니라, 흐름을 놓쳤다간 금방 시대에 뒤처지게 됩니다. <오피니언뉴스>는 매주 주요 IT, 과학기술, 게임 소식들을 짤막하게 모아 소개합니다. 먼 미래가 아닌 눈앞의 미래에 상용화될 IT기술을 주로 다루려합니다. [편집자 주]

[오피니언뉴스=김상혁 기자] 최근 엘리베이터 버튼에 항균 필름이 덮인 모습을 흔히 볼 수 있습니다. 코로나19 확산을 위한 방역 조치 중 하나인데요. 이런 가운데 국내 연구진이 접촉 없이도 습도를 민감하게 감지해 작동하는 센서를 개발했다는 소식입니다.

ETRI 연구진이 개발한 '비접촉 센서'를 엘리베이터 버튼에 적용한 모습. 누르지 않아도 버튼이 작동한다. 사진=ETRI 제공

◆ 손 안 대고 버튼 누르는 '비접촉 습도 센서'

한국전자통신연구원(ETRI)은 신소재 '이황화몰리브덴'을 이용해 기존보다 감도가 660배 뛰어난 비접촉 방식의 습도 센서를 개발했다고 밝혔습니다.

연구진은 다른 물질들보다 감도가 좋은이황화몰리브덴을 사용해 벌집 모양의 센서를 만들었습니다. 벌집 구조가 수분을 감지할 수 있는 표면적이 넓기 때문인데요. 이를 통해 땀이나 호흡 등에 포함된 극미량의 수분에도 반응하는 센서가 완성됐습니다. 기존 상용 센서보다 660배나 예민하다고 합니다. 감지 시간도 기존 5초~6초보다 최대 12배 빠른 0.5초로 줄었습니다.

연구팀이 가로 5㎜ X 5㎜ 크기의 비접촉 센서 시제품을 개발해 시연한 결과 1㎝ 떨어진 거리에서도 손바닥의 땀을 감지해 신호를 작동시키는 것으로 나타났다고 합니다.

코로나19로 '언택트 시대'에 접촉을 꺼리는 환경이 많이 발생하고 있는데요. 이 센서가 코로나19 확산 방지에 도움이 될 것으로 보입니다.

이와 함께 패치형으로 만들어 피부에 붙이면 운동 전후 땀 양의 변화나 운동 강도에 따른 호흡량 차이를 측정하는 등 헬스케어 산업이나 뷰티 산업에도 폭 넓은 활용이 가능합니다.

현재 연구진은 2년 내 상용화가 가능할 것으로 보고 있습니다.

김태일 성균관대 교수팀이 개발한 전도성 접착제를 휘어지는 회로기판 위에 배치한 뒤 RGB LED와 전자칩을 집적해 만든 소자의 예다. 사진=한국연구재단 제공

◆ 카드보다 작은 기판에 마이크로LED 60만개 배열

국내 연구진이 기존보다 전자소자 집적도를 20배 이상 향상시킬 수 있는 접착제를 개발했다고 합니다.

현재 널리 쓰이는 유기발광다이오드(OLED)를 대신할 대면적 디스플레이 기술인 마이크로유기발광다이오드(마이크로LED)나 휘어지는 전자소자 개발에 활용될 것이 기대됩니다.

성균관대 화학공학·고분자공학과 김태일 교수와 이주승 연구원, 삼성전자 연구진은 머리카락 굵기의 10분의 1 수준인 0.015mm 크기의 초소형 전자소자를 고밀도로 집적할 수 있는 전도성 접착제를 공동 개발했다고 밝혔습니다.

비결은 고분자 접착제와 나노금속입자로 만든 전도성 접착제를 이용해 소자와 소자 또는 소자와 전극을 수직으로 연결한 것입니다. 간단한 공정을 이용하는데다 공정의 온도와 압력을 100℃, 1기압 이하로 내려 기판에 미치는 물리적 영향을 줄였습니다.

연구진에 따르면 이 접착제를 사용하 신용카드보다 작은 25㎠ 기판에 마이크로 LED 60만 개를 배열할 수 있다고 합니다. 이는 기존 상용기술보다도 20배 이상 집적도를 향상시킨 것입니다.

또 연구진은 이를 통해 수천개 이상의 초소형 마이크로 LED를 99.9% 이상의 고수율을 유지하며 대면적으로 전사할 수 있었다고 설명했습니다. 이렇게 만들어진 기판은 -40℃~85℃의 온도 변화와 85℃ 상태에서 85% 습도 상태에서 시험한 결과 안정성이 증명됐다고 합니다.

차세대 웨어러블 부품과 고성능 생체 의료기기 개발을 위한 중요한 기술이 될 것으로 기대가 모아집니다.

한국생산기술연구원 탄소소재응용연구그룹 김대업 박사가 스마트 윈도우 필름 시제품을 점검하고 있다. 사진=생산기술연구원 제공

◆ 스스로 실내 온도 조절하는 '스마트 윈도우'

더우면 열을 반사하고, 추우면 흡수하는 등 외부 기온에 따라 실내 온도를 스스로 조절하는 '스마트 윈도우'가 개발됐습니다.

한국생산기술연구원은 탄소소재응용연구그룹 김대업 박사 연구팀이 외부 기온 변화에 따라 태양광 적외선 투과율을 스스로 조절하는 ‘스마트 윈도우’ 제조기술을 개발했다고 밝혔습니다.

이 기술은 자동 반응하는 소재 특성상 별도의 외부 전원과 전력 구동 회로가 필요 없어 제작비용이 저렴합니다. 또한 창호 뿐만 아니라 유리창에 덧붙이는 필름 형태의 플렉시블 제품도 생산 가능해 사용자가 쉽게 붙일수도 있습니다.

연구진은 특정 온도에서 가시광선은 투과시키지만 적외선을 차단하는 특성을 지닌 열변색 소재 '이산화바나듐'을 사용했습니다. 이 소재는 특정 온도에서 가시광선을 투과시키고 적외선을 차단합니다. 연구진은 특수공정을 적외선 반사 온도를 23℃ 수준까지 낮췄습니다.

'스마트 윈도우'는 여름철 고온에서는 적외선을 최대 70% 차단해 냉방효율을 끌어올리고 겨울철 저온에서는 적외선을 최대한 받아들여 보온효과를 낼 수 있다고 연구진은 설명했습니다.

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