KAIST 물 묻어도 감지되는 '압력센서' 개발

KAIST 연구진은 손에 물기가 있어도 안정적으로 작동하는 압력 센서를 개발하는 데 성공했다.

KAIST 연구팀은 스마트폰 화면에 물이 묻으면 터치가 엉뚱하게 인식되는 '고스트 터치'와 같은 외부 간섭의 영향을 받지 않으면서 압력을 감지할 수 있는 센서를 개발했다고 10일 밝혔다.

터치 시스템에 사용되는 정전용량 방식 압력 센서는 구조가 간단하고 내구성이 뛰어나지만 외부 간섭(물방울·굴곡) 요소에 의해 오작동이 발생하는 문제가 있다.

연구팀은 이를 근본적으로 해결하기 위해 구조적 변수들에 대해 집중적으로 탐구한 결과, 전극 간경을 수백 나노미터(nm) 수준으로 좁히면 센서에서 발생하는 프린지 필드를 수 퍼센트 이하로 억제할 수 있음을 확인했다.

연구팀은 마이크로·나노 구조 공정 기술을 활용해 900nm 수준의 전극 간격을 갖는 갭 압력 센서를 개발했다.

개발된 센서는 압력을 가하는 물질에 관계없이 압력만을 감지하고 외부 간섭에도 감지 성능에 영향이 없는 것을 검증했다.

또 연구팀은 센서의 특성을 활용해 인공 촉각 시스템을 구현했다. 인간 피부에는 메르켈 원반이라는 압력 수용기가 있는데 이는 정적 압력·촉각을 감지하는 역할을 한다.

연구팀은 외부 간섭에 영향을 받지 않고 압력에만 반응하는 센서 기술을 개발해 메르켈 원반 수준의 정밀도를 갖춘 무선 인공 촉각 시스템 구현에 성공했다.

윤준보 전기·전자공학부 교수는 "나노 갭 압력 센서는 비 오는날이나 땀이 나는 상황에서도 오작동하지 않아 일상에서 겪은 불편을 해소할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이어 "로봇의 정밀한 촉각 센서, 의료용 웨어러블 기기, 증강현실(AR)과 가상현실(VR) 인터페이스 등 다양한 응용 분야에 변화를 가져올 수 있을 것"이라고 덧붙였다.