영남대 최정욱 교수, 고성능 '패치형 광센서' 신기술 개발
영남대 최정욱 교수, 고성능 '패치형 광센서' 신기술 개발
  • 승인 2017.08.07 15:30
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인체 부착 가능한 ‘건강·미용 분야 첨단 전자기기’ 활용
영남대 최정욱 기계공학부 교수.jpg▲ 최정욱 기계공학부 교수 | 영남대
 

[비즈트리뷴] 영남대는 최정욱 기계공학부 교수가 고성능의 패치형 광센서를 개발했다고 7일 밝혔다.

 광센서는 빛을 전기 신호로 변환하는 소자이며 빛의 파장 및 강도와 같은 물리량의 측정뿐만 아니라 정보처리, 광통신, 의료 등 다양한 분야에서 사용되는 소재다.

최근 유연 전자기기 개발과 더불어 유연한 광센서를 개발하고자 하는 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 센서를 구성하는 주요 요소인 전극이 금속 또는 산화인듐 화합물과 같은 불투명하거나 잘 부러지는 물질로 이루어져 있어 실제 유연 센서로 활용하기에는 한계가 있다.

연구팀이 탄소나노소재와 빛에 민감하게 반응하는 유기 물질을 활용해 유연성, 신축성, 투명도가 뛰어난 패치형 광센서를 개발했다. 연세대 김종백 교수팀과 공동연구로 수행한 이번 연구 결과는 나노소재 분야 세계적 학술지 <스몰>(Small, 영향력 지수(IF) 8.643) 최신호(2017년 7월 19일) 표지 논문으로 게재됐다.

이번 연구는‘탄소나노소재’와 식물체의 광합성 작용을 담당하는 물질로서 빛에 반응해 전기 신호를 발생시키는 ‘포피린(Porphyrin)’의 융합구조를 만들어 투명하고 신축성 있는 고감도 광센서 개발에 활용한 첫 사례”이다. 

 연구팀은 반도체 성질을 지니는 탄소나노튜브(Carbon Nanotube) 채널에 그래핀(Graphene)을 전극으로 하는 투명하고 신축성 있는 광센서를 만들었다. 탄소나노튜브와 그래핀은 탄소만으로 이루어진 물질이다. 나노미터 단위의 매우 작은 크기에 뛰어난 강도는 물론, 우수한 물리·화학적 물성을 가지고 있어, 이를 이용한 고신축성 전자기기 개발 연구가 활발히 이루어지고 있다. 하지만, 탄소나노소재는 매우 낮은 광 반응성으로 인해 광센서로 활용하기에는 어려움이 있었다.

 최 교수는 “포피린을 탄소나노튜브 위에 기능화 처리해 탄소나노소재의 낮은 광 반응성을 극복했다. 이에 따라 탄소나노튜브의 전기적 특성이 변화하고, 빛의 세기를 감지할 수 있게 됐다. 이번에 개발한 센서는 모든 구성 요소가 투명하고 기계적 변형에 의한 특성 변화가 매우 작아 반복적인 구겨짐에도 성능 저하 없이 광 측정이 가능함을 확인했다.”고 말했다.

가까운 미래에는 인체에 직접 부착해서 사용하는 패치 형태의 웨어러블 디바이스(Wearable Devices)의 개발이 활발해 질 것으로 전망된다. 이번에 개발한 광센서는 매우 얇고 투명하다. 기존 센서에 비해 무게와 부피가 크게 줄어들어 피부에 부착하는 것이 용이하다.

특히 건강, 미용 분야 등에서 첨단 전자기기로 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 탄소나노소재 기반의 실용적 소자 보급도 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.

 최 교수는 연세대에서 기계공학 박사 학위를 취득하고 미국 퍼듀대학교(Purdue University) 박사후과정을 거쳐 2016년부터 영남대 교수로 재직 중이다. 주요 연구 분야는 마이크로 기전 시스템(MEMS)이며, 나노소재를 활용한 초소형 에너지 변화소자 및 웨어러블 전자기기, 센서, 나노복합재료 등을 주로 연구하고 있다.

[김상진 기자 newtoy@biztribune.co.kr]

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