초록 ▼

□ 연구개요
향후 급격히 성장할 것으로 예상되는 웨어러블 디바이스의 상용화를 위해 다양한 외부 자극에 대해 고감도의 감지 성능을 가지는 신축성 스마트 센서 개발이 절실히 요구되고 있음. 기존 전도성 나노소재 기반 센서 시스템은 응답신호의 이력현상, 복잡한 구조와 고비용의 제작 공정 등의 단점이 있음. 본 연구에서는 외부 자극에 대한 미세유체의 빠른 응답속도와 이온성 액체 전극의 이온 농도 구배 형성의 개념을 바탕으로 저비용의 제작 공정과 간단한 구조를 가지는 미세유체기술 기반의 혁신적인 고감도 신축성 다기능 웨어러블 스마트 센

□ 연구개요
향후 급격히 성장할 것으로 예상되는 웨어러블 디바이스의 상용화를 위해 다양한 외부 자극에 대해 고감도의 감지 성능을 가지는 신축성 스마트 센서 개발이 절실히 요구되고 있음. 기존 전도성 나노소재 기반 센서 시스템은 응답신호의 이력현상, 복잡한 구조와 고비용의 제작 공정 등의 단점이 있음. 본 연구에서는 외부 자극에 대한 미세유체의 빠른 응답속도와 이온성 액체 전극의 이온 농도 구배 형성의 개념을 바탕으로 저비용의 제작 공정과 간단한 구조를 가지는 미세유체기술 기반의 혁신적인 고감도 신축성 다기능 웨어러블 스마트 센서 시스템을 개발하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 미세유체시스템 개발과 유연 신축성 투명전극 제작에 대한 선행연구 경험을 바탕으로 미세유체기술과 이온성 액체 전극을 이용한 혁신적인 고감도 신축성 다기능 웨어러블 스마트 센서 개발의 최종목표를 달성하였다고 판단됨. 이를 위해 미세유체기반 센서 구조 제작, 다기능 감지 성능 평가, 이온성 액체 특성에 따른 센서 성능 향상의 연구를 수행하였음.
▶ 1차년도: 미세유체기술 기반 신축성 웨어러블 변형 감지 센서 제작 기술 확보를 위한 연구를 진행하였으며, 구체적으로 (1) 미세유체채널, 이온성 액체 전극, CNT/PDMS 유전체를 이용한 센서 시스템 제작, (2) 압력크기에 따른 센서 전기용량 변화 감지와 이온성 액체 특성에 따른 센서 성능 평가 연구를 진행하였음.
▶ 2차년도: 신축성 스마트 센서의 다기능 감지 능력 확보와 이온젤과 CNT/PDMS 복합체 필름을 이용한 압력센서를 제작하였음. (1) 이온젤 기반 압력센서를 이용한 정적/동적 압력 감지, (2) 이온젤 기반 압력센서를 이용한 생체신호 감지 및 모션 감지 센서 성능 연구를 진행하였음.
▶ 3차년도: 보다 단순한 구조의 단일 이온젤 필름을 이용한 터치센서 제작 연구를 수행하였음. (1) 단일 이온젤 터치센서의 제작과 터치 감지 메커니즘 규명, (2) 단일 이온젤 터치센서의 동적 감지 특성 평가 및 인체의 움직임의 특징적 감지능을 평가하여 개발된 센서 시스템의 실용화 가능성을 확인하는 연구를 진행하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
기존 웨어러블 변형 감지 센서는 고형의 전도성 나노물질의 나노/마이크로 구조 형성을 통한 센서 시스템 제작에 집중되어 연구되어 왔음. 하지만 기존 센서 시스템은 외부 힘에 의한 센서내의 나노구조의 변형에 따른 전기적 신호와 외부 힘이 제거되었을 때 원래의 나노구조 복원의 불일치성으로 인해 센서 변형전후 응답신호의 반복성과 복원성이 떨어지는 이력현상(hysteresis effect)이 발생하는 문제점, 인공피부 및 인체 모션 모니터링을 위한 실제적 응용을 위한 연성고분자 필름에 센서를 픽셀화는 추가적인 고가의 공정이 필요, 센서 표면의 미세 자극의 크기 및 정확한 방향성 감지를 위한 복잡한 구조 등의 문제점을 지님. 기존 센서의 문제를 해결하기 위해 본 연구자가 연구한 미세유체기술 기반 다기능 웨어러블 스마트 센서 시스템은 미세유체의 변형에 대한 빠른 응답속도, 채널 내 이온성 액체 전극의 이온 농도 구배 형성의 개념을 바탕으로 저비용의 간단한 센서 구조 구현을 통해 인체의 다양한 움직임과 외부 환경을 고감도로 감지할 수 있는 혁신적인 형태의 유체기반 다기능성 웨어러블 센서임. 본 과제를 통해 개발된 센서는 기존 전도성 나노물질 중심으로 연구되고 있는 웨어러블 변형 감지 센서 분야의 기능적 한계를 극복하는 새로운 개념의 스마트 센서 시스템 분야를 선점하는 획기적인 연구성과로 판단됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 개요 ... 4
• 나. 연구의 필요성 및 중요성 ... 4
• 다. 연구의 최종 목표 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 가. 1차년도 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 나. 2차년도 연구수행내용 및 연구결과 ... 9
• 다. 3차년도 연구수행내용 및 연구결과 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 가. 학문적/기술적 파급효과 및 중요성 ... 15
• 나. 경제적 파급효과 및 활용성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 22
• 끝페이지 ... 37