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국내 연구진, 폴더블폰 적용 가능 '포스터치 센서' 개발

 

임재덕 기자 | ljd@newsprime.co.kr | 2018.09.19 11:30:26

[프라임경제] 국내 연구진이 폴더블 스마트폰과 같은 플렉서블 기기에 적용할 수 있는 상용화 수준의 고민감도 유연 포스터치(Force touch) 센서를 개발했다.

포스터치 센서는 인식되는 터치의 위치 정보와 더불어 누르는 압력도 인식하는 기술이다. 한 번의 터치만으로 다양한 기능을 제공할 수 있어 많은 관심을 받고 있다.

카이스트(총장 신성철)는 전기및전자공학부 유재영 박사과정과 서민호 박사(지도교수 윤준보) 연구팀이 이 같은 내용의 기술개발에 성공했다고 19일 밝혔다.

이 센서는 스마트폰 뿐 아니라 다양한 곡률에서 사용되는 플렉서블 기기, 헬스케어 웨어러블 기기 등 다양한 터치 인터페이스에 적용 가능할 것으로 기대된다.

투명 유연 포스 터치 구조(위)와 응력 집중 현상을 이용한 민감도 향상 원리(아래). ⓒ 카이스트

최근 센서 업계에서는 스마트폰 뿐 아니라 플렉서블 기기 등에 적용하기 위해 마이크로-나노 크기의 미세 구조를 이용한 민감도 및 유연성 향상 연구가 활발히 진행되고 있다.

그러나 기존의 고성능 센서들은 민감도, 유연성, 투명도, 재현성, 다양한 사용 환경에서의 동작 신뢰성 등 총체적인 성능을 동시에 만족시키지 못해 상용화에 한계가 있었다.

이에 연구팀은 문제 해결을 위해 포스 터치 센서는 공기를 포함한 간격을 갖는다는 기존 상식에서 벗어나 속이 가득 찬 센서를 개발하는 데 집중했다.

연구팀은 압력에 따른 유전율 변화를 극대화할 수 있는 금속 나노 입자가 포함된 투명 나노 복합 절연층과 가해진 압력을 집중시켜 민감도를 높일 수 있는 나노그레이팅 구조를 개발해 고민감도의 투명 유연 포스 터치 센서를 제작하는 데 성공했다.

연구팀은 감지 전극을 감지층의 상하부에 형성한다는 기존 방식에서 벗어나 동일 평면(기계적 중립면)에 배치함으로써 볼펜심 정도의 극대화된 굽힘 정도에서도 성능의 변화 없이 동작하는 것을 확인했다.

또 대량 양산 시 주요 고려 사항인 대면적 균일성, 제작 재현성, 온도 및 장기 사용에 따른 신뢰성 등 역시 상용화 수준임을 증명했다.

연구팀은 개발한 센서를 맥박 모니터링이 가능한 헬스케어 웨어러블 기기에 적용해 실시간 맥박을 감지해냈다. 특히 국내 포스 터치 센서 기업인 하이딥과 함께 7인치 대면적 센서를 스마트폰에 실제 장착해 실시간 압력 분포를 확인해 상용화 가능한 수준임을 확인했다.

연구팀의 유재영 박사과정생은 "간단한 구조, 공정을 이용해 상용화 수준의 포스 터치 센서를 개발했다"며 "다양한 실제 사용 환경에서도 높은 신뢰성 수준으로 동작함으로써 사용자 터치 인터페이스와 웨어러블 기기에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 강조했다.

한편, 유재영 박사과정생, 서민호 박사가 공동 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)' 9월 6일자 온라인 판에 게재됐으며, 연구의 우수성을 인정받아 오프라인 저널 후면 표지논문으로 선정됐다.

또 원천 특허화 활용 특허로 국내 출원 6건, 해외 출원 2건과 함께 '어드밴스드 사이언스 뉴스(Advanced Science News)'에 영상 초록과 함께 소개될 예정이다.

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