길이 30% 늘려도 센서 신호 구분·논리 회로 제작
전자피부의 신호 오류를 낮출 수 있는 '신축성 다이오드'가 개발됐다.
심교승 UNIST 화학과 교수팀은 전자피부의 압력센서 간 불필요한 전류 흐름을 차단하는 '신축성 유기 다이오드'를 개발했다고 11일 밝혔다.
전자피부는 로봇에 적용하면 촉감을 느낄 수 있는 장치다. 부드러운 소재 안에 여러 압력센서를 넣어 눌린 부위를 바탕으로 접촉 위치와 세기를 알아낸다. 로봇이 단추를 끼우려면 손끝 촉각 정보를 토대로 힘과 움직임을 세밀하게 조절해야 한다.
다이오드는 센서 간 신호 오류를 줄일 수 있는 소자다. 전류를 한쪽 방향으로만 잘 흐르게 해 센서 간에 불필요한 신호 전달을 막는다.
심 교수팀이 개발한 신축성 유기 다이오드는 나란히 놓인 두 전극 위에 얇은 고분자 반도체 층과 젤 형태의 전해질 '이온젤'을 얹은 구조다. 반도체가 각 전극을 덮는 면적을 다르게 설계해 전압 방향에 따라 전류가 흐르거나 차단된다.
특히 기판과 전극, 반도체, 전해질을 모두 부드러운 소재로 만들어 손가락을 구부릴 때처럼 전자피부가 당겨지는 상황에서도 사용할 수 있다. 기존 유기 다이오드는 딱딱한 기판과 전극이어서 신축성 전자피부에는 적용하기 어려웠다.
개발 다이오드를 실험한 결과, 저전압 범위 ±1V에서 정방향 전류가 역방향 전류보다 최대 2만2300배 컸다. 길이를 30% 늘렸다 되돌리는 동작을 1000번 반복한 뒤에도 전류를 한쪽 방향으로 흐르게 하는 정류 기능을 유지했다.
실제 압력센서와 연결한 실험에서도 센서 간 신호 간섭이 크게 줄었다. 압력센서 두 개 가운데 하나를 눌렀을 때, 옆 센서 신호가 섞여 들어오는 비율이 개발 다이오드 적용 전 63.1%에서 적용 후에는 0.314%로 낮아졌다.
심교승 교수는 “유기 다이오드를 모두 부드러운 소재로 바꾸면서 동시에 낮은 전압에서도 높은 정류 성능을 나타낸데에 의미가 있다”며 “신축성 전자피부와 착용형 기기 개발에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
부산=임동식 기자 dslim@etnews.com
