'가치 창출'은 대구경북과학기술원(DGIST·총장 손상혁)이 추구하는 3대 혁신전략 가운데 하나다. DGIST 핵심 연구성과가 사회 전반에 신성장동력을 창출하고 기술을 이전받은 기업은 4차 산업혁명을 선도할 경쟁력 있는 기업으로 키우겠다는 의미다.
DGIST는 최근 과학기술일자리진흥원과 공동으로 '2018 융복합 혁신기술 이전 설명회'를 개최했다. DGIST는 이날 △수소 감지용 복합입자 △자성센서를 이용한 웨어러블 체온계 △고토오크 모터 기술 △모듈형 액츄에이터 △센싱 기반의 셀프드라이빙 이송 로봇 △운전자용 생체 인식 기술 △자율주행을 위한 AI 기반 주행환경 인식과 제어기술 △휴먼 인지용 레이더 센서 등 8개 기술을 공개했다. 전자신문은 새로운 가치를 창출하는 DGIST 융·복합 혁신기술 8개를 4회에 걸쳐 소개한다.
<1>수소감지용 복합입자와 자성센서를 이용한 웨어러블 체온계
수소감지용 복합입자 제조기술은 외부 전력 없이 수소 기체 물질 색변화를 통해 수소 기체 누출을 육안으로 감지할 수 있는 센서 기술이다. DGIST 스마트섬유융합연구실(실장 임상규)에서 개발한 연구성과다.
수소 기체 감지 물질은 산화아연과 산화팔라듐 복합입자로 구성돼 있다. 팔라듐 전구체와 산화아연 입자를 상온에서 교반해 쉽게 제조 가능하다. 산화팔라듐 입자가 수소와 만나 팔라듐 입자로 환원되면서 색변화가 일어나면서 수소 누출을 감지하는 원리다.
복합입자가 감지할 수 있는 수소기체 농도는 0.1 vol% 이다. 4 vol% 수소 기체 누출을 30초안에 감지할 수 있다. 기존 수소 센서는 다량의 수소가 누출되어야 감지 가능했다. 연구팀은 입자, 섬유, 필름, 밴드, 페인트 등 수소 기체를 감지 할 수 있는 다양한 센서 형태를 최근 개발했다. 향후 방호복, 수소센서 모듈, 차세대 친환경자동차, 수소연료 수송차량, 수소 파이프라인 등에 활용할 수 있다. 연구팀은 산·학·연 공동연구를 통해 향후 3년안에 상용화 가능할 것으로 보고 있다.
수소 기체 누출 감지 센서 등 다양한 화학물질을 감지할 수 있는 센서 국내 시장 규모는 빠르게 성장하고 있다. 2012년 54억달러에서 2020년에는 99억달러로 연평균 10.4%씩 성장하고 있다. 하지만 현재 국내 기업의 국내시장 점유율은 10.5% 수준으로 낮다.
임상규 연구실장은 “산업 현장에서 필수로 사용하는 수소기체의 누출을 비가역적인 색변화로 모니터링 가능하다”면서 “기술을 산업 전반에 사용해 안전산업분야 새로운 시장 개척과 작업안전성 향상에 기여할 것”이라고 말했다.
자성센서를 이용한 웨어러블 체온계는 온도에 따라 부피가 팽창하는 고분자재료와 자성센서를 응용한 인체 부착용 온도계다. 이성원 DGIST 신물질과학전공 교수와 정우성 생체조화소자 실험실 연구원이 개발했다.
적외선, 열팽창, 저항변화 원리를 이용하는 기존 온도계는 장기간 체온모니터링이 어렵다. 최근엔 패치타입 온도계가 개발돼 시판되고 있지만 반복해 사용하면 온도값이 달라 부정확하다는 단점이 있다.
연구팀이 개발한 기술은 자기장을 감지할 수 있는 자기센서와 자기장을 발생시키는 자석 사이에 온도에 따라 일정하게 부피가 변하는 고분자를 가운데에 둔 샌드위치 구조를 만들어 온도에 따라 자기센서와 자석사이 거리가 일정하게 변한다는 원리를 적용했다.
여러번 반복해도 온도 편차가 없어 정확하게 온도를 측정할 수 있다. 장기간 피부에 부착해 사용할 수 있는 패치타입 체온계로 제작 가능하다. 체온계뿐만 아니라 온도를 측정하기 어려운 장비의 내부나 정확하게 온도를 조절해야하는 화학반응 온도 측정에도 응용할 수 있다. 그 외 압력센서나 습도센서로도 제작 가능하다.
최근 평평한 기판에 성공적으로 적용함으로써 조만간 웨어러블 플랫폼에 무선 모듈을 장착한 센서를 개발할 계획이다. 모듈과의 연동기술 개발 등 추가 연구를 통한 상용화까지는 2년 정도 걸릴 것으로 예상된다. 웨어러블 디바이스 국내시장은 2016년 672억원에서 2021년 4680억원 규모가 될 것으로 보고 있다.
이성원 교수는 “다양한 기업과 협업연구를 통해 제품을 완성해 병원에서 임상실험을 거친 뒤 의료혜택에서 소외된 계층이나 약자에게 실용적인 가격에 보급될 수 있는 웨어러블 건강 모니터링 제품을 만들겠다”고 말했다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
