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생기원, ‘100% 섬유형 압력센서’ 개발
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기사입력: 2018/08/08 [18:31]  최종편집: TIN 뉴스
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전도성 섬유로 압력을 전기 신호화

센서 활용도 향상위한 추가부품 섬유화 연구 中

 

한국생산기술연구원 고재훈 스마트섬유그룹 연구팀이 전도성 섬유로 압력을 전기 신호화하는 센서를 개발했다. 섬유만으로 전극과 센서를 구성하는 압력 센싱기술로 가벼우면서 유연하고, 부드러운 촉감까지 갖췄다.

 

삼층형(Three Layer)으로 구성된 섬유형 압력 센서는 위 아래층에 상하전극의 고전도성 섬유를 격자모양으로 배열하고, 중간층에 수 킬로옴(ohm:Ω, 저항의 단위)에서 수 메가옴 정도의 저항 값을 띠는 중전도성 섬유를 끼운 것이 특징이다. 즉 전기가 잘 흐르는 섬유 사이에 높은 저항 값을 가진 중전도성 섬유를 끼운 것이다. 

 

‘전도성 섬유’라고 하면 무조건 전도성이 높아야 한다고 생각하기 쉬운데, 일정 수준의 저항 값을 가진 중전도성 섬유가 우수한 성능을 가진 센서 역할을 할 수도 있다는 사고의 전환이 기술 개발의 시작이었다.

 

핵심기술인 중전도성 섬유, 즉 중간층(Middle Layer)에는 전도성 고분자를 표면에 중합해 전압을 띠게 하는 기술과 탄소 코팅기술 등이 적용됐다. 전도성 원단을 사용해 센서를 만든 사례가 아직 없다는 점에서 이번 성과가 특별하다고 할 수 있다. 고 수석연구원 팀은 중간층과 센서 구성기술을 합쳐 통합특허를 낼 계획이다.

 

최근 전도성 원단 가격이 하락해 제조단가를 줄일 수 있는 것도 매력적이다. 

고 수석연구원은 기술이 상용화될 경우 시판 중인 외산 제품보다 20% 이상 낮은 가격에 판매 가능할 것으로 내다보고 있다. 

 

▲(좌) 스마트그룹 고재훈 수석연구원

섬유형 압력 센싱기술은 1인 가구 증가와 고령화 사회에 대비하는 홈케어링 시스템 구축에도 유용하다. 지속적 돌봄이 필요한 환자나 노인 등을 위한 모니터링 시스템을 만드는 것이다.

 

압력 센서를 보다 정밀화해 맥박, 심전도, 체온 등 생체인식이 가능하도록 한다면 환자의 상태를 주기적으로 기록할 수 있고, 그 데이터를 주치의에게 전송함으로써 실시간 대응이 가능하기 때문이다.

 

첫째 시작으로 체압 분석용 매트를 개발 중이다. 현재 국내 침대 회사들 중 몇 곳은 자사 매트리스에 압력 센서를 부착한 시스템을 갖추고 개인별 체형에 맞는 매트리스를 제안하는 서비스를 제공 중이다. 하지만 외산 압력 센서와 소프트웨어를 합친 가격이 천만 원이 넘어 일반 가구 소매점에서 구매하기는 어려운 실정이다. 이번에 개발한 기술이 상용화되면 외산보다 훨씬 저렴하고 성능이 우수한 체압 분석용 매트를 보급할 수 있다.

 

이와 함께 코골이 방지 베개도 개발 중이다. 인공지능을 적용한 코골이 인식 알고리즘 개발에 성공한 것인데, 개발이 완료되면 체압 분석용 매트와 함께 홈케어링 시스템을 확장하는 계기가 될 것으로 기대된다.

 

이번 섬유형 압력센서는 이미 기업에서 태권도 시합용 호구 개발을 요청해왔고, 정보통신부 과제로 척추교정기용 원격 모니터링-분석시스템 개발사업에도 선정되며 입소문을 타고 있다.

 

그동안 압력 센서가 다양한 분야에 적용되지 못했던 것은 주로 필름이나 종이로 만들어져 사용하기에 불편하고 활용 범위가 제한적이었기 때문이다. 하지만 고 수석연구원 팀이 개발한 섬유형 압력 센서는 높은 유연성과 범용성, 즉 부드럽고 가벼우며 유연한데다 자르기 쉽고 세탁이 용이한 섬유의 특성을 그대로 지니고 있어 더 많은 분야에서 활용 가능할 것으로 전망된다.

 

현재 센서 활용도를 높이기 위해 추가 부품 섬유화 연구를 진행 중이다. 전도성 실을 섬유 층에 꿰매거나 전도성 잉크를 날염하는 방법으로 전선을 만드는 방법을 연구 중이다. 또 섬유로 기판을 만드는 것도 염두에 두고 있다. 

 

고재훈 수석연구원은 “섬유형 압력센서는 필름이나 종이와 같은 기존 압력센서 소재보다 많은 장점을 가지고 있다”며 “관리가 쉽고 성능도 뛰어나 더 많은 분야에서 활용할 수 있다”고 강조했다.

 

김성준 기자 tinnews@tinnews.co.kr

 

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