머리카락으로 습도 변화를 정밀하게 측정할 수 있는 친환경 습도 센서를 만들 수 있게 됐다.
한국연구재단(이사장 노정혜)은 이정철 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 교수팀이 머리카락을 활용한 기계공진기로 습도를 측정할 수 있는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.
머리카락은 습한 환경에서 팽창하는 성질이 있다. 주성분인 '케라틴 단백질'이 습도에 따라 크기를 달리한다. 머리카락 길이 변화를 측정해 습도를 파악하는 기술이 나오기는 했지만 반응 도출이 느리고, 수치를 계속 보정해야 해서 정밀 계측 수단으로 삼을 수가 없었다.
연구팀은 머리카락으로 기계공진기를 제작해 '공진 주파수'를 측정하는 방법으로 문제를 해결했다. 공진 주파수는 물체가 자유 진동할 때 나오는 고유 진동수와 유사하다. 머리카락이 습도 증가에 따라 길어지면 공진기 내 인장력이 감소하고 공진 주파수도 덩달아 줄어드는 원리를 활용했다.
공진기는 머리카락을 관통 구멍이 있는 기판 위에 고정시키고, 금을 증착한 형태다. 금 증착부에 레이저를 쏴 광 검출기로 반사된 빛을 측정, 공진주파수를 도출하는 방식이다. 길이 직접 측정 방식보다 10분 1 수준 이내에 결과를 빨리 알 수 있다. 불확도는 상대습도 기준 0.1% 수준이다.
연구팀은 이 기술을 습도 측정뿐만 아니라 다른 분야에도 활용할 수 있다고 설명했다. 의료 분야에 활용해 머리카락에 담긴 건강 정보를 얻거나 뷰티 분야에서 모발 영양 상태를 확인하는 기반이 된다.
이정철 교수는 “생활쓰레기로 버려지는 머리카락으로 신속하고 정밀하게 습도를 측정하는 센서를 제작할 수 있게 됐다”면서 “머리카락 물성에 영향을 미치는 환경 인자를 측정하거나 나아가 사람 건강 상태와 질병을 분석하는 분야에도 활용할 수 있다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
