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배근열 교수 공동연구팀, 인체 피부에 부착 가능한 ‘저전압 구동형 유연 액추에이터’ 개발

작성자
KITNEWS
조회
1303
작성일
2023.09.19
첨부
배근열 교수·포항공대 조길원 교수 공동연구팀, 
인체 피부에 부착 가능한 ‘저전압 구동형 유연 액추에이터’ 개발


- 재료과학 분야 세계적 권위 학술지 ‘표지 논문’ 선정
- 가상현실의 촉감·질감을 실제 착용자 피부로 전달할 수 있는 밴드 개발 
- 초실감 메타버스 분야에서 다양한 활용 기대

소재디자인공학과 배근열 교수와 포항공과대학교 화학공학과 조길원 교수, 토론토대학교 이시영 박사의 공동 연구팀이 저전압으로 구동 가능한 유연 액추에이터를 개발했다.


최근 XR(확장현실) 기반의 메타버스 기술이 큰 관심을 받게 되면서 기존의 시·청각 정보만 아니라 촉감 및 질감 정보까지 전달하는 초실감 구현 기술 개발이 전 세계적으로 활발히 진행되어 왔다. 하지만 대부분의 촉감·질감 전달 장치는 딱딱하고 무거워 사용자의 착용성 및 신체 운동성을 제한할 뿐만 아니라, 피부와의 불완전한 접촉으로 인해 낮은 자극전달 효율을 보였다. 

최근 학계에 보고된 고분자 및 나노물질 기반의 유연 액추에이터는 가볍고 유연한 특징을 바탕으로 기존 촉감·질감 전달 장치의 단점을 개선할 수 있었으나, 높은 구동 전압과 낮은 변위 및 느린 응답속도로 인해 촉감과 질감 전달 장치로 실제 적용되는 데에 한계점을 보였다.

배근열 교수와 공동 연구팀은 탄성복합체를 개발하고 이를 새로운 액추에이터 구조에 도입함으로써 기존 유연 액추에이터의 한계점을 극복했다. 탄성 고분자와 이온성 액체를 혼합하여 낮은 탄성률과 높은 유전상수를 갖는 탄성복합체 소재를 개발하고, 플라즈마 식각 공정에서의 이온 폭격 현상을 이용하여 10마이크론 간격의 전극벽을 갖는 새로운 소자 구조를 개발함으로써 낮은 전압으로 높은 변위 및 빠른 응답속도를 갖는 신개념 유연 액추에이터를 제작한 것이다.  

배근열 교수는 “이번 연구는 소재공학, 기계공학 및 인체공학 등을 포함한 다학제적 접근을 통해 기존 유연 액추에이터의 한계점을 극복한 연구”라며, “향후 초실감 메타버스용 의복, 장갑, 패치 등의 웨어러블 출력 장치로 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
 
이번 연구는 재료과학 분야 세계적 권위지인 ‘Advanced Functional Materials(JCR 상위 4.2%, Impact Factor: 19.0)’ 3월호에 “Skin‐Mountable Vibrotactile Stimulator Based on Laterally Multilayered Dielectric Elastomer Actuators”제목으로 게재됐으며 Frontispiece 표지 논문으로 선정됐다.