초록 ▼

□연구개요
◼ 접촉기반 MEMS는 장점과 유용성이 널리 알려져 있으나, 접촉부에서의 마모 및 점착으로 인해 수명 및 신뢰성의 측면에서 문제를 지니고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 기존 소재뿐만 아니라 다양한 단일 나노소재간 접촉을 기반으로한 MEMS들이 연구되어 왔으나, 아직 상용화에 미치지 못하고 있다.
◼ 기계적, 전기적, 열적 특성이 우수한 나노소재들을 포함한 나노 복합소재를 MEMS 접촉부에 활용할 경우, MEM 스위치의 상용화와 더불어 다양한 접촉기반 MEMS의 성능 향상을 이룩할 수 있을 것이라 예측되지만

□연구개요
◼ 접촉기반 MEMS는 장점과 유용성이 널리 알려져 있으나, 접촉부에서의 마모 및 점착으로 인해 수명 및 신뢰성의 측면에서 문제를 지니고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 기존 소재뿐만 아니라 다양한 단일 나노소재간 접촉을 기반으로한 MEMS들이 연구되어 왔으나, 아직 상용화에 미치지 못하고 있다.
◼ 기계적, 전기적, 열적 특성이 우수한 나노소재들을 포함한 나노 복합소재를 MEMS 접촉부에 활용할 경우, MEM 스위치의 상용화와 더불어 다양한 접촉기반 MEMS의 성능 향상을 이룩할 수 있을 것이라 예측되지만 아직 시도된 바 없다.
◼ 본 연구진은 응용처에 따라 MEMS 별 접촉 특성을 고려하여 다양한 나노 복합소재를 선정하고, 해당 나노 복합소재와 MEMS와의 통합 기술을 개발하였다.
◼ 상기 연구를 통해 얻어진 결과를 바탕으로 MEM 스위치, 마이크로 물리 및 화학센서의 내구성, 소자 성능 및 내열성을 상용화 수준까지 향상시켰으며, 나노 복합소재 기반 고내구성 마찰전기 에너지 하베스터를 개발하고 이를 통해 접촉기반 자가발전 센서를 구현하였다.

□연구 목표대비 연구결과
◼ 다양한 형태의 탄소나노튜브에 금속의 물리적 증착이나 금속 나노입자 용액공정을 통해 고전도성 금속-탄소 복합소재를 개발하였고, 해당 나노 복합소재의 MEM 스위치 접촉물질로 활용하기 위한 통합 공정 기술을 개발하였다
◼ 다양한 미세 소자에 통합 가능한 PS, PVDF, PU 등의 다양한 전기방사형 나노섬유 개발 및 접촉 신뢰성을 평가하였고, 용액공정의 나노소재 도포된 전도성 직물을 개발하여 접촉 특성 및 수명을 평가하였다.
◼ 금속-탄소나노소재가 통합된 MEM 스위치 개발하여 접촉 특성과 접촉 신뢰성을 평가하였으며, 낮은 접촉저항과 10배 이상의 접촉수명 향상을 동시 달성하였다.
◼ 고내구성 장수명 탄소나노튜브 접촉 기반 스위치 개발하였고, 해당 스위치의 array화를 통한 기계식 논리회로인 NOT, NOR, NAND gate를 개발하였다.
◼ 나노복합소재 기반 나노섬유 제작하여 30만회 이상 구동 가능한 집적 접촉식 마찰전기 에너지 하베스터를 개발하였다.
◼ 550도 고온에서 구동가능하며 전류 전달 능력이 400배 이상 향상된 고내열성 장수명 MEM 스위치를 개발하였다.
◼ 고온 실험을 위한 장시간 구동 가능한 마이크로 히터를 개발하였다.
◼ 나노소재가 도포된 직물형 접촉 기반 촉각센서와 의복형 마찰전기 에너지 하베스터가 통합된 자가발전 시스템을 개발하였다.
◼ 전력공급 없이 마찰전기 에너지로 구동하는 다방향 풍향 센서를 개발하였다.

□연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
◼ 본 연구과제를 통해 개발된 원천기술들은 다양한 마이크로 소자에 적용되어 새로운 MEMS 시장을 개척하고 확장시킬 것이다. 뿐만 아니라, 본 연구 성과를 국제 학술지에 투고하여 연구결과의 우수성을 검토 받을 것이며 국내외 출원한 특허들의 등록을 통해 국가의 지적재산권을 확보에 기여할 것이다.
◼ 본 연구과제에서 달성한 연구결과를 바탕으로 중견연구 지원 사업에서 후속연구지원 과제로 선정되었다. 현재 단계에서 달성한 연구 성과들은 다음단계 중견 연구과제의 최종 목표인 ‘가혹 환경에서도 작동 가능한 고신뢰성 접촉 및 마찰 기반 MEMS의 개발과 나노소재의 응용’ 달성에 활용될 예정이다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 최종목표 ... 4
• 나. 연구 가설 및 연구개발 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• (1) 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 15
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 24
• 끝페이지 ... 39