[논문]고분자 기반 전자피부 제조 및 웨어러블센서 응용

박종화; 하민정; 이영오; 고현협

[국내논문] 고분자 기반 전자피부 제조 및 웨어러블센서 응용
Polymer-Based Electronic Skins and Wearable Sensors 원문보기

박종화 (School of Energy and Chemical Engineering, Ulsan National Institute of Science and Technology) , 하민정 (School of Energy and Chemical Engineering, Ulsan National Institute of Science and Technology) , 이영오 (School of Energy and Chemical Engineering, Ulsan National Institute of Science and Technology) , 고현협 (School of Energy and Chemical Engineering, Ulsan National Institute of Science and Technology)

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 총설에서는 고분자 기반 인공전자피부 및 웨어러블 센서 소자로의 응용 분야를 살펴보았다. 특히, 인공전자피부 및 웨어러블 센서의 기본적인 구동원리인 압저항, 압전, 마찰전기 방식을 생성할 수 있는 고분자 소재를 위주로 최근 동향을 기술하였으며, 이를 이용하여 높은 특성의 인공전자피부 및 웨어러블 센서를 제조한 연구들을 소개하였다.
본 총설에서는 다양한 전기적 신호 변환 방식을 이용하는 고분자를 소개하고, 이를 통해 제작된 자극 감지 소재의 특성 및 그 활용 분야에 대하여 소개하고자 한다. 특히, 촉각감지 인공전자피부 및 웨어러블 센서에 응용될 수 있는 고분자 기반 고성능 센서 개발의 최근 동향을 기술하고자 한다.
본 총설에서는 고분자 기반 인공전자피부 및 웨어러블 센서 소자로의 응용 분야를 살펴보았다. 특히, 인공전자피부 및 웨어러블 센서의 기본적인 구동원리인 압저항, 압전, 마찰전기 방식을 생성할 수 있는 고분자 소재를 위주로 최근 동향을 기술하였으며, 이를 이용하여 높은 특성의 인공전자피부 및 웨어러블 센서를 제조한 연구들을 소개하였다. 현재까지는 기능성 고분자와 탄성 기판과의 결합을 통해 센서로의 응용 연구 및 다양한 표면 구조 제어를 통한 고민감도, 고성능의 인공전자피부를 개발하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다.
본 총설에서는 다양한 전기적 신호 변환 방식을 이용하는 고분자를 소개하고, 이를 통해 제작된 자극 감지 소재의 특성 및 그 활용 분야에 대하여 소개하고자 한다. 특히, 촉각감지 인공전자피부 및 웨어러블 센서에 응용될 수 있는 고분자 기반 고성능 센서 개발의 최근 동향을 기술하고자 한다. 고분자 기반의 인공전자피부 및 웨어러블 센서 제조는 그림 1과 같이 압저항, 압전, 마찰전기 특성을 갖는 기능성 고분자 및 복합소재를 이용하여 각각의 다른 전기적 신호 변환 방식을 통해 구현될 수 있다.

성능/효과

마찰전기 현상은 센서로써의 측면뿐만 아니라 외부의 전력 공급 없이 전압 및 전류 생성이 가능하다는 장점이 있으며, 이를 이용하면 스스로 전력을 공급할 수 있는 자가전력 공급 센서의 개발이 가능하여 웨어러블 기기로 응용하기에 아주 적합할 것으로 보인다. 이러한 고민감도, 고출력 및 고성능 마찰전기 센서의 개발은 지금의 스마트 워치 (smart watch), 스마트 밴드(smart band), 스마트 안경 (smart glass)과 같은 웨어러블 일렉트로닉스(wearable electronics) 분야(그림 12)를 더 발전시킬 수 있으며,²⁷ 로봇 산업, 의족, 자가진단 센서, 스마트 헬스케어 등 여러 분야에 응용될 수 있을 것으로 보인다.

후속연구

또한, 하나의 신호 변환 방식이 아닌 여러가지 신호를 동시에 측정하여 여러가지 물리 및 화학적 자극을 하나의 소자에서 종합적으로 감지하고 구분할 수 있는 인공전자피부를 개발하고자 하는 노력들이 진행될 것으로 예상된다. 더욱이 이러한 다양한 자극을 동시에 감지할 수 있는 인공전자피부의 개발은 앞으로 디스플레이, 의료용 소자, 웨어러블 소자, 헬스케어 모니터링, 휴먼 머신 인터페이스 분야에 중요한 핵심기술이 될 것으로 기대된다.
향후에는 다양한 고분자와 기능성 나노소재의 복합화를 통한 고성능 센서 개발이 활발히 진행될 것으로 예상된다. 또한, 하나의 신호 변환 방식이 아닌 여러가지 신호를 동시에 측정하여 여러가지 물리 및 화학적 자극을 하나의 소자에서 종합적으로 감지하고 구분할 수 있는 인공전자피부를 개발하고자 하는 노력들이 진행될 것으로 예상된다. 더욱이 이러한 다양한 자극을 동시에 감지할 수 있는 인공전자피부의 개발은 앞으로 디스플레이, 의료용 소자, 웨어러블 소자, 헬스케어 모니터링, 휴먼 머신 인터페이스 분야에 중요한 핵심기술이 될 것으로 기대된다.
마찰전기 현상은 센서로써의 측면뿐만 아니라 외부의 전력 공급 없이 전압 및 전류 생성이 가능하다는 장점이 있으며, 이를 이용하면 스스로 전력을 공급할 수 있는 자가전력 공급 센서의 개발이 가능하여 웨어러블 기기로 응용하기에 아주 적합할 것으로 보인다. 이러한 고민감도, 고출력 및 고성능 마찰전기 센서의 개발은 지금의 스마트 워치 (smart watch), 스마트 밴드(smart band), 스마트 안경 (smart glass)과 같은 웨어러블 일렉트로닉스(wearable electronics) 분야(그림 12)를 더 발전시킬 수 있으며,²⁷ 로봇 산업, 의족, 자가진단 센서, 스마트 헬스케어 등 여러 분야에 응용될 수 있을 것으로 보인다.
고분자 기반의 인공전자피부 및 웨어러블 센서 제조는 그림 1과 같이 압저항, 압전, 마찰전기 특성을 갖는 기능성 고분자 및 복합소재를 이용하여 각각의 다른 전기적 신호 변환 방식을 통해 구현될 수 있다. 이와 같이 제작된 인공전자피부 및 웨어러블 센서는 로봇, 헬스케어 모니터링, 플렉서블 소자 등 다양한 응용분야에 적용될 수 있다.
또한, 각각의 신호변환 방식에 적합한 응용 분야에 적용하는 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 향후에는 다양한 고분자와 기능성 나노소재의 복합화를 통한 고성능 센서 개발이 활발히 진행될 것으로 예상된다. 또한, 하나의 신호 변환 방식이 아닌 여러가지 신호를 동시에 측정하여 여러가지 물리 및 화학적 자극을 하나의 소자에서 종합적으로 감지하고 구분할 수 있는 인공전자피부를 개발하고자 하는 노력들이 진행될 것으로 예상된다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

기존의 MEMS 기반 센서소재의 문제점은 무엇인가?

기존의 MEMS(microelectromechanical systems) 기반 센서 소재는 대부분 휘어질 수 없고 작은 변형에도 쉽게 파괴될 수 있기 때문에 플렉서블 전자피부 및 웨어러블 센서로 응용되기 어려운 점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 최근에는 높은 유연성과 신축성을 지니면서 가공이 용이한 기능성 고분자 소재를 이용한 센서들이 보고 되고 있다.

고성능 센서 기술은 어떠한 분야에 적용될 수 있는가?

최근 인간과 전자기기간 상호작용의 증가에 따라, 그 매개체 역할을 할 수 있는 센서 기술 개발에 대한 요구가 증가하고 있다. 고성능 센서 기술은 인간의 편의를 제공하고 새로운 서비스를 창출할 수 있는 원격관리 제어, 스마트 기기, 보안 및 공공 안전, 환경 감시, 의료 및 헬스케어 분야에 적용될 수 있는데, 이를 위한 센서의 특성 향상 및 실생활 적용 기술에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 최근에는 유연성과 신축성을 가지고, 사람의 피부나 몸 혹은 굴곡진 부분에 부착이 가능한 인공전자피부 및 웨어러블 센서 응용에 대한 관심이 급증하고 있다.

MEMS 기반 센서소재의 단점을 극복하기 위해 어떠한 센서들이 보고되고 있는가?

기존의 MEMS(microelectromechanical systems) 기반 센서 소재는 대부분 휘어질 수 없고 작은 변형에도 쉽게 파괴될 수 있기 때문에 플렉서블 전자피부 및 웨어러블 센서로 응용되기 어려운 점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 최근에는 높은 유연성과 신축성을 지니면서 가공이 용이한 기능성 고분자 소재를 이용한 센서들이 보고 되고 있다. 대부분의 고분자 기반 물리 센서는 외부에서 가해지는 압력에 따라서 압저항, 압전, 마찰 전기, 커패시턴스 특성이 바뀌는 고분자를 필름 형태로 제작하거나 능동소자와의 집적을 통해 구현되고 있다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 고분자 기반 전자피부 제조 및 웨어러블센서 응용
Polymer-Based Electronic Skins and Wearable Sensors 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

성능/효과

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 고분자 기반 전자피부 제조 및 웨어러블센서 응용 Polymer-Based Electronic Skins and Wearable Sensors 원문보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

성능/효과

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 고분자 기반 전자피부 제조 및 웨어러블센서 응용
Polymer-Based Electronic Skins and Wearable Sensors 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper