국내 연구진이 현장에서 바로 제작이 가능한 유연 전자피부 기술을 확보했다. 로봇과 웨어러블 기기에 적용할 수 있는 전자피부 실용화 가능성이 한층 높아졌다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 안준성 고려대 세종캠퍼스 제어계측공학과 교수팀과 함께 별도 반도체 청정 공정 시설(클린룸) 없이 대면적 멀티모달 센서를 제작할 수 있는 인시튜(In-situ) 공정 기반 전자피부 제작 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.
기존 유연 전자 센서는 마스크 공정과 진공 증착, 식각 등 반도체 제조 공정을 거쳐야 해 고가 클린룸 설비가 필수다. 또 공정 단계가 여럿으로 분리된 탓에 기판을 반복 이송해야 했다. 공정 관리, 비용 부담이 컸다. 대면적, 곡면 구조 적용시 공정 관리가 복잡해지는 한계가 있었다. 특히 사람과 유사한 휴머노이드 로봇 표면에 촉각 센서를 부착하려면 공정 안정성과 신뢰성을 동시에 확보하는 데 어려움이 뒤따랐다.
연구진은 UV 레이저와 3D 프린터만으로 별도 마스크 공정 없이 센서를 제작할 수 있는 마스크리스 인시튜 공정 기술을 고안했다. 미세다공성 유전체 기반 대면적 정전용량식 유연 촉각 센서 어레이를 단시간에 높은 재현성으로 구현했으며, 공정 단계를 획기적으로 단순화해 제작 효율을 높였다. 또 고가의 클린룸 설비 의존도를 크게 낮추면서 응용 맞춤형 제작 확장성과 생산성을 동시에 확보했다.
공정 분리, 이송 없이 하나의 연속 과정으로 센서를 제작할 수 있으며, 곡면이나 굴곡이 있는 복잡한 형상에도 자유롭게 적용 가능하다.
김혜진 책임연구원은 “이번 기술은 대면적 유연 센서 제작 진입 장벽을 크게 낮추는 동시에 로봇과 인간 간 상호작용 기술 구현 가능성을 한 단계 발전시키는 핵심 기술”이라며 “향후 지능형 로봇, 웨어러블 디바이스, 인터랙티브 시스템 전반으로의 적용이 기대된다”고 밝혔다.
이번 연구 성과는 네이처 파트너 저널 플렉서블 일렉트로닉스(npj Flexible Electronics)에 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
