초록 ▼

□ 핵심기술
탄력성이 우수한 카본 마이크로 코일을 고분자 수지화 복합화하여 인간의 피부 감각과 유사한 기능을 갖는 고감도의 촉각 센서 제조 기술 개발

□ 최종목표
CMC를 이용한 로봇 외피 등에 사용되는 근접 센싱 특성을 구비한 촉각 센서 sheet 소재 제조 기술 개발

□ 개발내용 및 결과
CMC를 이용한 고감도의 촉각/근접 센서 소재 제조 기술 개발
- 민감도 개선을 위한 촉각 센서에 적합한 CMC 분말 개발
- CMC를 복합화한 센서 sheet 소재 개발
- 촉각센서 p

□ 핵심기술
탄력성이 우수한 카본 마이크로 코일을 고분자 수지화 복합화하여 인간의 피부 감각과 유사한 기능을 갖는 고감도의 촉각 센서 제조 기술 개발

□ 최종목표
CMC를 이용한 로봇 외피 등에 사용되는 근접 센싱 특성을 구비한 촉각 센서 sheet 소재 제조 기술 개발

□ 개발내용 및 결과
CMC를 이용한 고감도의 촉각/근접 센서 소재 제조 기술 개발
- 민감도 개선을 위한 촉각 센서에 적합한 CMC 분말 개발
- CMC를 복합화한 센서 sheet 소재 개발
- 촉각센서 prototype 개발(96 x 96 array)
- 촉각센서 평가 기술 확보
- 센서 signal 처리를 위한 전용 회로 개발
- 스켈레톤 모듈 제작 후 로봇에 응용 기술 개발
- 시장 확대를 위한 수요자 평가

□ 기술개발 배경
인간과 기기간의 상호작용이 증가되면서 기기의 첨단화, 스마트화가 가속화 되고 있으며, 이에 따라 센서도 지능화를 추구함에 따라 센서의 기능도 복합화 되고 있고 바이오 센서, 모바일 센서, 스마트카 센서 분야에서 고기능의 첨단 센서를 요구함.
현재 시판되는 센서는 응용 제품의 요구 사항 - 유연성, 신축성, 민감성, 정밀성, 신뢰성 등 - 의 일부분만을 만족하고, 각 종류의 촉각 센서에 따른 활용에 장애가 되고 있고, 인간형 로봇 등에 활용 가능한 고신뢰․고정밀 촉각센서는 MEMS 기술을 기반으로 하여 고가이면서 굴곡등이 있는 3차원면에 장착이 곤란함.
본 과제에서 제안하는 카본 마이크로 코일을 이용한 촉각센서의 경우 제조 공정이 간단하고 3차원면에 장착 할 수 있을 뿐만 아니라 구조가 간단하여 대면적으로 저렴하게 제조가 가능함.
카본 마이크로 코일을 이용한 촉각 센서는 인간의 신경을 모방할 수 있는 기술로서 인간의 감각 기관과 유사한 유연하면서 재현성 있는 고감도의 촉각 센서 구현이 가능하므로 인간형 로봇,스마트 기기, 의료 등의 분야뿐만 아니라 압력 게이지로 활용이 가능해 응용 분야의 폭이 넓을 것으로 판단됨으로 시급한 개발이 필요함.
본 과제에서 제안하는 촉각센서의 원재료인 카본 마이크로 코일은 연구 개발 및 상업화가 활발히 진행되지 않은 신규 분야로써 제조 기술 확보를 통한 독점적인 원천 기술 획득하여 당해 분야의 시장을 선점하고자 함.

□ 핵심개발 기술의 의의
카본 마이크로 코일은 지난 1990년 일본 기후대학교 모토지마 교수에 의해 세계 최초로 개발되어 종래에는 찾아볼 수 없는 독특한 구조의 탄소 섬유 소재로써 스프링과 같은 높은 탄성 특성을 나타내고 최대 15배의 신율을 나타낼 뿐만 아니라 독특한 형상에 기인한 물리적․전기적 특성을 갖고 있음.
Carbon fibers(CF), Vapor grown carbon fibers(VGCF),Carbon nanotubes(CNT) 등은 2차원의 구조지만, 카본 마이크로 코일은 3D Double 헬리칼(Helical) 구조로 원래 길이보다 10배 이상 늘어나는 고탄력성 갖고 있어 외부 응력에 따라 임피던스(Z)의 변화량을 감지하여 고감도 센서에 적용이 가능함.
카본 마이크로 코일은 탄화수소계 가스의 열분해를 통해 제조하게 되는데 카본 나노 튜브(CNT)에 비해 상당히 성장 속도가 늦어 양산성 확보의 난이도가 높아 일본등의 일부 기업에서 양산 제조하는데 실패하였고, 현재 국내에서는 카본 마이크로 코일제조 및 이를 이용한 촉각/근접 센서에 관한 기술 개발은 거의 전무한 상태이기 때문에 CMC 제조 및 이를 응용한 센서의 원천기술 확보가 필요함.
본 과제에서는 모토지마 세이지 박사의 합성에 관한 기초 기술을 바탕으로 대형 반응관 혹은 연속 생산이 가능한 CMC 제조공정을 개발하여, 국내 분말 제조 원천 기술을 확보하는데 의미가 있음.
또한 촉각 센서 기능 향상을 위한 균일한 코일의 크기, 피치,정제, 분급에 관한 기술을 정립하여 CMC가 센서 특성이 미치는 상관관계 도출, 전용 신호처리 보드 개발을 통해 서비스 로봇에 적용하여 신규 시장을 창출하고자 함.
향후에는 본 기술을 이용하여 바이오 센서, 모바일 센서, 스마트카 센서 분야 등 다양한 시장의 진출이 기대가 됨.

□ 적용 분야
로봇의 외피, flexible display, smart fabric, smart game등

( 출처: 최종보고서 초록 - 3. 개발결과 요약 4p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 9
• 목차 ... 12
• 제 1 장 서 론 ... 13
• 제 1 절 과제의 개요 ... 13
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 18
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 18
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 19
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 20
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 25
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 25
• 제 3 장 결과 ... 26
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 26
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 26
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 27
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 71
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 74
• 1. 기술개발 추진 체계, 개발 편성도 ... 74
• 2. 기관별 역할 및 추진 내역 ... 75
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 76
• 제 4 절 자체보안관리보안표 ... 77
• 제 4 장 사업화 계획 ... 80
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 80
• 제 2 절 사업화 계획 ... 81
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 81
• 부록 ... 82
• 끝페이지 ... 83