초록 ▼

□ 연구개요
-다중 자극 구분 가능한 센서 및 시냅스 모방 소자를 통합한 용액 공정 기반 전자 피부 개발 및 3D 프린팅을 이용한 센서와 감각수용기 모사 소자 통합 및 대면적 플랫폼 제작
❑ 압력, 인장, 온도 변화에 대하여 독립적으로 하나의 자극에만 민감하게 반응센서
❑ 감각 신호를 병렬적으로 처리하여 저전력으로 구동하는 시냅스 모방 소자 제작
❑ 용액 공정, 3D printing 공정 기술을 통한 대면적 통합 가능성 검증
❑ 용액 공정과 3D printing을 이용한 대면적 제작 가능성 검증 및 시연<

□ 연구개요
-다중 자극 구분 가능한 센서 및 시냅스 모방 소자를 통합한 용액 공정 기반 전자 피부 개발 및 3D 프린팅을 이용한 센서와 감각수용기 모사 소자 통합 및 대면적 플랫폼 제작
❑ 압력, 인장, 온도 변화에 대하여 독립적으로 하나의 자극에만 민감하게 반응센서
❑ 감각 신호를 병렬적으로 처리하여 저전력으로 구동하는 시냅스 모방 소자 제작
❑ 용액 공정, 3D printing 공정 기술을 통한 대면적 통합 가능성 검증
❑ 용액 공정과 3D printing을 이용한 대면적 제작 가능성 검증 및 시연
❑ 의수, 의족 등에 적용할 수 있는 전자 피부 시연

□ 연구 목표대비 연구결과
-시냅스 모방 소자를 감각수용기 모사 소자로 대체
❑ ‘센서와 호환 가능한 시냅스 모방 소자 구조 설계 및 용액 공정을 통한 제작’ 연구 대신, 기존의 아날로그 신호 기반의 전자피부를 대체하는 ‘기계적 감각수용기를 모사한 스파이크 신호를 기반으로 하는 전자피부를 개발’ 연구 진행
센서의 특성 검증 및 시냅스 모방 소자를 이용한 신호처리 시스템 구축
❑ 다중 자극 상황에서 센서의 동작 특성(민감도, 이력 현상, 기계적 성질) 평가
❑ 시냅스 모방 소자의 병렬적 신호처리를 통한 저전력 구동 및 효율성 검증
❑ 3D 프린팅을 통한 감각수용기(Mechanoreceptor) 모방 소자 구조 설계 및 제작
❑ 감각수용기 모사 소자의 전류 제어 소자와 스위칭 소자의 집적화 기술 개발 및 최적화
❑ 인장에 둔감하게 해주는 스트레처블 기판과 촉각 센서가 통합된 시스템을 제작
기존의 시냅스 모방 소자의 경우 병렬적 신호처리를 통해 낮은 전력 소모량으로 다량의 신호처리를 할 수 있다는 장점이 있으나, 현재의 아날로그 신호 기반 센서로는 신호를 구분하기 어려워 신호처리가 힘들다는 한계점이 있다. 따라서 시냅스 모방 소자 연구에 앞서 각각의 센서에 독특한 주파수를 가지는 스파이크 신호를 할당하여 신호를 구분할 수 있도록 하는 연구가 선행되어야 하며, 이에 따라 기존의 연구를 감각수용기 모사 소자 연구로 변경하였다. 또한 독립적으로 반응하는 센서 신호의 신뢰성과 센서 자체의 안정성을 향상시키기 위해서 인장에 반응하지 않는 스트레처블 기판과 촉각 센서가 통합된 시스템을 제작하는 연구를 추가하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
❑ ‘고 신축성 및 고 전도도를 확보할 수 있는 액체 금속 기반의 신축성 전도체 3D 프린팅 선행 기술 확보
❑ 해당 기술을 이용한 스트레쳐블/롤러블 디스플레이, 웨어러블 디바이스 등 높은 잠재력을 가진 3D 소프트 전자 소자 분야에의 충분한 활용 가치를 확보
❑ 3D 소프트 전자 소자 제조업 시장 선점 및 3D 프린팅을 이용한 웨어러블 등의 분야에서 활용 가치 확보
-산업적 관점 : 의수, 의족 등 인공기관이나 로봇에 적용 가능, 로복 팔과 손에 섬세한 촉각 정보를 부여해 로봇의 기능 및 적용 분야 확장ㅡ 용액 공정 기반의 전자 소자는 가격이 낮고 3D 대면적 표면에 적용할 수 있으므로 시장성이 매우 큼
-학술점 관점 : 감각수용기와 시냅스라는 생물학적 영역을 재료공학과 결합하여 기초 과학 및 공학 분야의 학제 간 연구 장려, 민감도를 중시하는 센서 연구 방향에 새로운 비전 제시, 간편한 공정 과정과 높은 재현성으로 학제 간 연구에 범용적 방법론 제시
-사회적 관점 : 의수, 인공 피부 등에 적용하여 절단사고 후 재활 의학 분야에 새로운 치료법 제시, 고령화 사화에서 요구되는 신체 능력 강화를 위한 결합형 로봇 기술에 적용 가능, 극한 환경 탐사로봇을 적용하여 추가적인 촉각정보 획득

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 가. 연구 방법 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 가. 실제 피부를 모사한 전자 피부의 필요성 ... 13
• 나. 시냅스(Synapse) 모방 소자를 활용한 병렬적 신호처리 시스템의 필요성 ... 13
• 다. 3D printing electronics integration 기술 개발의 필요성 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 33