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연구팀은 포스텍 화학공학과 조길원 교수, 이기원 박사, 손종현 박사가 주도했고, 포항공대 화학과 이승구 교수팀이 주도했다. 울산. 그들은 악어 가죽의 독특한 감각 기관에서 영감을 얻어 마이크로돔과 주름진 표면을 갖춘 압력 센서를 개발했습니다. 그 결과 전방향으로 늘어나는 압력 센서가 탄생했습니다.
대부분의 시간을 물속에 잠겨서 보내는 강력한 포식자인 악어는 작은 파도를 감지하고 먹이의 방향을 알아내는 놀라운 능력을 가지고 있습니다. 이 능력은 피부에 위치한 믿을 수 없을 정도로 정교하고 민감한 감각 기관에 의해 가능해집니다. 기관은 그 사이에 주름진 경첩이 있는 반복적인 패턴으로 배열된 반구형 감각 돌기로 구성됩니다. 악어가 몸을 움직일 때 경첩은 변형되지만 감각 부분은 기계적 변형에 영향을 받지 않고 유지되므로 악어는 물속에서 수영하거나 사냥하는 동안 외부 자극에 대해 탁월한 수준의 감도를 유지할 수 있습니다.
연구팀은 악어 감각기관의 구조와 기능을 모사해 신축성이 뛰어난 압력센서 개발에 성공했다. 길거나 짧은 나노와이어를 포함하는 섬세한 주름이 있는 반구형 탄성 폴리머를 발명함으로써 현재 사용 가능한 압력 센서보다 성능이 뛰어난 장치를 만들었습니다. 다른 센서는 기계적 변형이 가해지면 감도가 떨어지지만, 이 새로운 센서는 한 방향 또는 두 방향으로 늘어나도 감도를 유지합니다.
센서는 표면의 미세한 주름 구조 덕분에 상당한 변형이 발생하더라도 압력에 대한 높은 감도를 유지할 수 있습니다. 외부의 기계적 힘이 가해지면 주름진 구조가 펼쳐지면서 가해진 압력을 감지하는 반구형 감지 영역에 가해지는 응력이 줄어듭니다. 이러한 응력 감소를 통해 센서는 변형 중에도 압력 감도를 유지할 수 있습니다. 결과적으로 새로운 센서는 한 방향으로 최대 100%, 두 방향으로 최대 50%까지 늘어나도 압력에 대한 탁월한 감도를 나타냅니다.
연구팀은 다양한 용도의 웨어러블 기기에 적합한 신축성 압력 센서를 개발했습니다. 성능을 평가하기 위해 연구원들은 센서를 플라스틱 악어에 장착하고 물에 담갔습니다. 흥미롭게도 탑재된 센서는 작은 물결을 감지하여 악어 감각 기관의 감지 기능을 성공적으로 복제할 수 있었습니다.
연구팀을 이끈 조 교수는 “인장 변형이 가해진 상태에서도 압력을 효과적으로 감지하는 웨어러블 압력 센서”라고 설명했다. 그는 “보철물의 압력 센서, 소프트 로봇의 전자 피부, VR, AR, 인간-기계 인터페이스 등 다양한 애플리케이션에 활용될 수 있다”고 덧붙였다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 산하 한국연구재단과 교육부 산하 대학핵심연구소의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과를 요약한 논문이 표지에 실렸습니다. 작은.
