김진수 전북대 교수팀, 고성능 자가구동 모션 센서 개발!

▲사진*자가구동 모션센서 동작 메카니즘 및 대표성능

[전주시 소비자저널=최훈 기자] 가상현실 및 증강현실의 개념이 공존하는 4차 산업혁명시대가 도래하면서 사람과 기계 또는 전자제품 사이의 휴먼-머신 인터페이스(Human-Machine Interface) 기술의 중요성이 강조되고 있다. 

신개념 기술 구현을 위해 다양한 인터페이스 기술이 제안되고 있으며, 특히 인체의 움직임을 감지하는 모션센서가 핵심기술로 부상하고 있다.

또한 모션센서는 관절의 가동범위를 분석함으로써 운동선수의 운동능력을 향상시키거나 사람의 걸음걸이를 분석해 각종 질병 예방 및 재활치료에 응용이 가능할 것으로 예상된다.

이러한 미래형 기술의 실제 적용을 더욱 앞당길 수 있는 ‘자가구동 모션센서 기술’이 전북대학교 김진수 교수팀(공대 신소재공학부)에 의해 개발되어 세계 학계와 산업계의 비상한 관심을 받고 있다.

김 교수팀은 화합물반도체 나노구조 기반 자가구동 방식의 ‘인체 움직임 감지 센서’ 기술 개발에 성공했다고 22일 밝혔다.

이 연구 결과는 세계적인 학술지인 ‘Chemical Engineering Journal (IF: 15.1)’ 최신호에 4월 15일 발표됐고, 특허 등록으로 관련 원천기술까지 확보했다.

기존 모션센서들은 주로 기계적인 변형에 따른 저항이나 전기용량 변화를 감지하는 방식으로 감도가 낮고 소자 구조가 복잡하며, 외부 전원공급 장치를 필요해 소형화에 한계가 있다.

이에 김 교수팀은 반도체 나노구조에서 발생하는 ‘압전 현상’으로 이러한 문제점을 개선하고자 했다. 압전 현상은 기계적 압력을 가하면 전압이 발생하고, 전압을 가하면 기계적인 변형이 발생하는 현상을 말한다.

연구팀은 반도체 나노구조의 기계적 변형에 따른 압전분극 특성을 이용한 압전현상을 이용하여 추가적인 전원 공급장치를 대체함으로써 공정을 단순화했고, 소자의 소형화까지 이뤄냈다.

연구책임자인 김진수 교수는 “고품질의 화합물반도체 나노구조 제작과 고성능 자가구동 방식의 인체 움직임 감지 센서 제작기술을 확보했고, 의료 분야로의 실용화 가능성까지 제시한 점이 이번 연구의 가장 큰 의미”라며 “특히 실험 및 논문 작성 과정에 참여한 학생(1저자 신재혁 박사과정)이 첨단 과학기술 분야의 연구자로 크게 성장할 수 있는 소중한 경험을 하게 된 것 역시 남다른 성과라고 생각한다”고 말했다. 

한편, 이번 연구결과는 연구재단과 4단계 BK21 사업의 지원을 받아 이뤄졌다.