유연하고 얇은 차세대 센서 소재 개발
울산과학기술원 연구진이 피부에 붙여 미세한 신체 변화를 감지할 수 있는 혁신적인 센서 물질을 만들어냈습니다. 이 센서는 체온은 물론 침을 삼키거나 기침하는 작은 움직임까지 포착할 수 있습니다.
기존보다 3~4배 향상된 감도 성능
연구팀이 개발한 티타늄 탄질화물 기반 맥신 소재는 금속 원자 사이에 탄소와 질소가 층층이 쌓인 아코디언 같은 2차원 구조입니다. 질소가 포함되지 않은 기존 소재와 비교하면 온도 반응은 3배, 압력 반응은 4배 이상 민감하게 작동합니다.
질소 농도 조절이 핵심 기술
성능 향상의 비밀은 소재 안에 들어가는 질소의 양을 최적화한 데 있습니다. 질소 원자가 특정 위치의 전자 밀도를 높이고 격자의 떨림을 증폭시켜 외부 자극에 대한 반응성을 극대화했습니다. 또한 층으로 쌓인 구조 덕분에 물리적으로도 튼튼합니다.
다양한 신체 부위에서 생체 신호 포착
실제 테스트에서 이 센서는 놀라운 성능을 보여주었습니다:
• 목에 붙이면 침 삼킴, 말하기, 기침 등 성대의 미세한 떨림 차이를 구분
• 눈 주변에 부착하면 눈 깜빡임 추적
• 손목에서는 맥박의 파형을 실시간 측정
• 신발 밑창에 넣으면 걸음걸이 패턴 분석
접촉 없이도 체온 감지 가능
센서에서 1~2밀리미터 떨어진 거리에 손가락만 가까이 대도 체온을 인식할 수 있으며, 스마트폰 플래시에서 나오는 약한 적외선 열까지 감지합니다.
압력과 온도 신호 간섭 문제 해결
이 기술의 중요한 장점은 압력과 온도를 동시에 정밀하게 측정하면서도 두 신호가 서로 섞이는 현상을 효과적으로 막았다는 점입니다. 이는 지능형 로봇의 인공 피부나 사람과 기계의 소통 기술 발전에 중요한 발판이 될 것으로 기대됩니다.
다양한 산업 분야 응용 기대
연구진은 탄소만 쓰던 기존 맥신 연구에 질소를 추가해 소재의 다양성을 넓혔습니다. 웨어러블 건강 관리 기기는 물론 에너지 저장 장치, 촉매, 전자파 차단 소재 등 첨단 산업 전반에 활용될 것으로 전망됩니다.
이번 연구 결과는 국제 학술지에 게재되었으며, 관련 기관의 지원을 받아 진행되었습니다.