머리카락 진동수 이용한 정밀 습도계 개발
- 머리카락 주인의 건강상태 분석 등 응용 기대 -
□ 사람의 머리카락 일부분을 이용한 습도 계측 기술이 훨씬 정밀하게 발전되었다. 이정철 교수(카이스트), 윤여원 연구원(한국과학기술연구원)이 머리카락 기반의 기계공진기를 통해 정밀하게 습도를 측정하는 기술을 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.
□ 머리카락은 습한 환경에서 팽창하는 성질이 있어, 머리카락의 길이 변화를 측정하면 습도의 변화를 파악할 수 있다. 그러나 머리카락 길이의 직접적 측정법은 반응 속도가 느리고, 지속적으로 수치를 보정해야 하기 때문에 정밀한 계측 수단으로는 활용될 수 없었다.
□ 연구팀은 머리카락으로 기계공진기를 제작해, 머리카락 길이가 아닌 공진 주파수*를 측정했다. 이 기계는 머리카락이 기타 줄처럼 팽팽하게 고정되고, 광학적 측정을 위해 금이 증착된 형태이다. 레이저를 이용해 공진 주파수를 측정함으로써 습도계로서 활용 가능하다.
* 공진 주파수 : 물체가 자유진동할 때의 고유한 진동수와 거의 유사한 진동수
ㅇ 습도가 증가하면 머리카락이 길어지면서, 머리카락 공진기 내부의 인장력이 감소되고 공진 주파수가 감소되는 경향을 이용하였다. 또한 습도 증가는 공진기의 관성의 크기도 증가시켜 공진 주파수의 감소에 영향을 끼친다.
□ 이정철 교수는 “일상에서 다량으로 배출되어 쓸모없는 생활쓰레기로 여겨지는 짧은 머리카락을 이용하여, 신속하고 정밀하게 습도를 측정할 수 있는 센서를 제작한 친환경적인 연구”라며, “습도 외에 머리카락의 물성에 영향을 미치는 다른 환경 인자를 측정하는 센서, 더 나아가서는 머리카락의 물성 측정을 통한 사람의 건강 상태 및 질병 분석에도 활용될 것이다”라고 연구의 의의를 설명했다.
□ 이 연구 성과는 과학기술정보통신부‧한국연구재단 기초연구사업(중견연구)의 지원으로 수행됐다. 센서 분야 대표적 국제학술지인 ‘센서스 앤 액추에이터스(Sensors and Actuators: B Chemical)’에 4월 23일 게재되었다.
