초록 ▼

연구개요
본 연구과제는 자연계의 존재하는 바이오재료들의 전기기계결합현상의 원리를 깊게 파악하고, 이를 직접 이용하거나 생체모방 이용하여 복합재료로 설계해서 실제 생물체와 같은 원리로 작동하는 센서, 액츄에이터, 에너지 소자를 개발하는 것을 목표로 함. 이와 같은 창의적인 생체모방 복합재료를 연구개발하고 이용하여, 최종적으로 개발된 소자들을 적용해서 기존에 존재하지 않았던 바이오소재와 생체모방재료 기반의 로봇소자시스템 및 미세전자기계시스템을 제안함

연구 목표대비 연구결과
* 1차 년도 목표 및 주요연구사항 요약

연구개요
본 연구과제는 자연계의 존재하는 바이오재료들의 전기기계결합현상의 원리를 깊게 파악하고, 이를 직접 이용하거나 생체모방 이용하여 복합재료로 설계해서 실제 생물체와 같은 원리로 작동하는 센서, 액츄에이터, 에너지 소자를 개발하는 것을 목표로 함. 이와 같은 창의적인 생체모방 복합재료를 연구개발하고 이용하여, 최종적으로 개발된 소자들을 적용해서 기존에 존재하지 않았던 바이오소재와 생체모방재료 기반의 로봇소자시스템 및 미세전자기계시스템을 제안함

연구 목표대비 연구결과
* 1차 년도 목표 및 주요연구사항 요약
- 바이오소재에 대한 채취, 준비 또는 샘플 공정 최적화 시간에 따라서, 이차원(2D) 나노소재, 고분자, 박막재료 등 유사 나노시스템을 대체재로 이용하여 물리적 특성을 분석하는 연구를 병행하였음
- 대부분 바이오소재의 구조는 복잡 다양한 나노구조로 되어 있어서 변전/정전기/전왜효과 등 다양한 전기기계결합특성이 복합적으로 생김
- 그러므로 이를 모방하거나 재현할 수 있는 나노소재 시스템이 2, 3차년도 연구에 큰 도움이 됨
* 2차 년도 목표 및 주요연구사항 요약
- 2차 년도에는 실제 바이오소재를 이용한 실험을 중점적으로 최적화 하였으며 가시적 성과가 있었음. 또한 관련 연구에 대한 해석 및 이론 확립, 고효율 복합소재 개발에 대한 것을 목표 달성하였음
- 더불어 touch sensor 등 전년도에 비해서 더욱 향상된 수준의 전기기계 소자를 구현하고 생체친화성에 대해서 깊게 탐구하여, 소자 수준에서는 이미 3차 년도에 상응하는 연구개발을 마쳤음
- 전기기계결합특성 관련 실험적/이론적 결과들과 바이오소재와 직결된 연구결과들은 복합적으로 연계되므로, 2차 년도 목표와 3차 년도 목표는 함께 융합되어 달성됨
* 3차 년도 목표 및 주요연구사항 요약
- 바이오소재 및 생체모방구조, 일반합성재료 등을 융합하여 고성능의 에너지 하베스터 등 전기기계결합 소자를 개발 및 제작
- 이와 동시에 생체모방 고성능 복합재료 동시에 개발함. 에너지/센서 전기기계결합 소자의 응용분야 및 국내외 공동연구 제시함

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
바이오재료 및 생체모방 복합재료/구조에서의 전기기계결합현상은 아직 제대로 밝혀내지 못한 도전성이 높은 연구 분야임. 이 근본 원리를 파악할 수 있다면 기초적 이론 확립은 물론이고 생물체 내의 전기기계에너지 변환 현상을 응용하여 다양한 전/의료융합분야에 이바지 할 원천기술을 확보할 수 있을 것이라 기대됨. 기존 압전소자 등 전기기계결합소자의 수준에 준하는 바이오/복합소재 기반 소자들이 개발된다면, 고효율 생체/의료분야에 직접 사용될 수 있는 신개념 전기전자분야에 적용 될 수 있음. 바이오소재, 생체모방구조 복합재료는 생체친환경적인 특성을 나타낸다는 점도 매우 큰 장점임. 이처럼 바이오재료 기반의 전기기계결합 에너지, 센서, 액츄에이터 소자를 개발하고 이용하여 생체 현상과 같거나 매우 유사한 인공근육, 인공피부, 생체로봇소자, 생체삽입형 에너지, 생물기작형 MEMS 등의 새로운 소자 시스템 분야를 열 수 있음. 나아가 진정한 바이오-전기전자-기계 소재 융합 4차 산업분야 개발에도 기여할 것이라고 기대됨

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 목표 (연차별 개요) ... 4
• 2) 연구의 배경과 내용 ... 4
• 3) 본 연구에서의 중요 연구가설과 도출근거 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 바이오소재와 생체모방재료의 전기-기계결합특성의 다각적, 특이적 분석 및 해석 ... 5
• 2) 바이오소재 및 생체모방에 영감을 얻은 전기-기계결합 신소재 개발 및 소자 제작 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 5
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 5
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 6
• 3) 목표 달성 수준 ... 6
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 (연구개발결과의 중요성) ... 12
• 1) 학문/기술적 측면의 파급효과 ... 12
• 2) 환경/산업적 측면의 파급효과 ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 1) 활용분야 및 활용방안 ... 13
• 2) 추가연구의 필요성 ... 13
• 3) 타 연구에의 응용 및 기술이전 (특허관련) ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 27
• 끝페이지 ... 42