△ (왼쪽부터) 고려대학교 세종캠퍼스 임학현 석사과정생, 한국전자통신연구원 최중락 박사, 고려대학교 세종캠퍼스 한찬규 석사, 고려대학교 세종캠퍼스 안준성 교수, 한국전자통신연구원 김혜진 책임연구원

 

고려대학교 세종캠퍼스(부총장 양지운) 제어계측공학과 안준성 교수 연구팀은 한국전자통신연구원(ETRI) 김혜진 책임연구원 연구팀과의 공동연구를 통해, 클린룸 공정 없이도 대면적 멀티모달 센싱 플랫폼을 제작할 수 있는 혁신적인 ‘인시튜(In-situ)’ 공정 기법을 개발했다.

 

해당 기법은 기존 유연 센서 제작의 한계를 극복함으로써 지능형 로봇 촉각 시스템과 인간-기계 인터페이스(HMI), 착용형 기기 등 다양한 인터랙티브 시스템에 즉각 적용될 수 있는 가능성을 제시한다.

 

기존의 유연 센서 제작은 마스크 공정이나 고가의 클린룸 설비가 필수적인 복잡한 과정을 거쳐야 했다. 이로 인해 실제 환경에 적용하기 위한 대형화나 저비용 생산에는 큰 제약이 따랐다. 안준성 교수 연구팀과 한국전자통신연구원 김혜진 책임연구원 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 연구실 단위에서 쉽게 접근 가능한 UV 레이저와 3D 프린터만을 활용했다.

 

이를 통해 별도의 마스크 없이도(Maskless) 제작 현장에서 즉시 소자를 제작할 수 있는 ‘인시튜(In-situ)’ 공정을 완성했다. 이 방식은 제작 비용을 획기적으로 낮추는 동시에, 복잡한 형태의 타겟 물질에 맞춰 센서의 폼팩터를 자유롭게 설계할 수 있다는 장점을 지닌다. 연구팀은 센서 소자 개발에 그치지 않고, 이를 시스템 레벨까지 구현해 실제 로봇 및 인간-기계 인터페이스(HMI) 환경에서의 활용 가능성을 입증했다.

 

△ 대면적 제작이 가능한 정전용량 기반 유연 센서 공정 및 활용 예시

이번 연구는 소자 단위를 넘어 시스템 레벨까지 센서를 구현함으로써 실제 로봇 및 HMI(인간-기계 인터페이스) 환경에 즉각 적용 가능한 기술적 토대를 마련했다. 특히 원하는 형태에 따라 빠르게 제작할 수 있는 ‘래피드 프로토타이핑(Rapid Prototyping)’ 특성은 관련 분야 연구자들에게 새로운 공정 표준을 제시할 것으로 보인다. 향후 대면적 유연 센서 시장의 진입 장벽을 낮추는 것은 물론, 지능형 로봇의 촉각 시스템과 차세대 인터랙티브 시스템 분야 전반에 걸쳐 큰 파급력을 미칠 전망이다.

 

이번 연구 결과는 유연 전자 소자 분야의 세계적 권위지인 npj Flexible Electronics(Impact Factor 15.5, JCR 상위 1.5%)에 게재되며 그 우수성을 인정받았다. 논문명은 Scalable In-situ Fabrication of Multimodal Electronic Skin for Intelligent Robotics and Interactive Systems이다

 

연구에는 고려대학교 세종캠퍼스 제어계측공학과 임학현 석사과정생, 한국전자통신연구원 최중락 박사, 그리고 고려대학교 세종캠퍼스 한찬규 석사가 공동 제1저자로 참여했다. 제어계측공학과 안준성 교수와 한국전자통신연구원 김혜진 책임연구원은 공동 교신저자로서 연구를 지도했다.

 

이번 연구는 산업통상부와 한국산업기술기획평가원(KEIT)의 'K-Sensor 기술개발사업(자유형상 고집적 융복합센서를 위한 대면적 웨이퍼레벨 유연인장 하이브리드 센서 플랫폼 기술 개발, RS-2022-00154781)'을 비롯해 ETRI 기본사업(26ZB1100), 그리고 고려대학교의 지원을 받아 수행되었다.