전기화학발광 기반 웨어러블 압력감응 발광센서

외부 압력 및 인체 움직임을 감지하는 착용가능한 발광센서 개발

□ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 명재민 교수(연세대학교 신소재공학과)연구팀이 전기화학발광(electrochemiluminescence) 물질을 기반으로 간단한 구조로 저전압에서 구동되는 착용가능한 압력감응 발광센서를 개발했다고 밝혔다.

□ 기존의 압력감응 센서는 외부의 물리적 자극을 전기 신호로 변환하고 이를 추가적인 장치를 통해 시각화하므로 구조가 복잡하고 즉각적으로 자극을 인식하기가 어려웠다.

○ 이에 순간적인 발광을 통해 외부자극을 즉시 시각화할 수 있는 다양한 압력감응 발광센서 및 대화형(interactive) 디스플레이가 활발히 연구되고 있지만 발광특성 확보를 위한 복잡한 구조와 고가의 재료사용 등으로 인해 센서에 활용하는데 어려움이 있다.

○ 또한 현재까지의 압력감응 발광센서는 높은 구동 전압이 필요 하기에 인체에 직접 부착하기에는 위험하다.

□ 이에 연구팀은 기존의 압력감응 발광센서의 문제점을 해결하고자 전기화학발광 물질을 겔(gel)형으로 제작, 발광층으로 사용하였다.

○ 산화환원 반응을 기반으로 하는 전기화학발광 물질을 활용하면 저전압에서 안정적인 발광이 가능하고, 특히 기존 유기발광 소자(OLED)와 다르게 전극만으로 발광할 수 있는 간단한 구조로 만들 수 있다.

□ 개발된 압력감응 발광센서는 외부 자극의 모양, 크기 및 위치를 즉각적으로 표시할 수 있고, 인체에 붙여 동작 감지 센서로 작동시킬 수 있었다.

□ 매우 간단한 구조로 저전압에서 구동되는 착용가능한 압력감응 발광센서를 개발한 이번 연구성과는 인체나 로봇의 관절에 부착할 수 있는 센서 및 대화형 디스플레이 분야의 새로운 활용 가능성을 제시할 것으로 기대된다.

□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’에 7월 9일 게재되었다.