ETRI, 현장서 제작하는 대면적 전자피부 공정기술 개발

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 국내 연구진이 현장에서 바로 제작이 가능한 유연 전자피부 기술을 확보했다. 이번 성과로 로봇과 웨어러블 기기 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 전자피부의 실용화 가능성이 한층 높아졌다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 고려대학교 세종캠퍼스 제어계측공학과 안준성 교수 연구팀과 공동으로 별도의 반도체 청정 공정 시설인 클린룸 없이도 넓은 면적의 멀티모달 센서를 제작할 수 있는 인시튜 공정 기반 전자피부 제작 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

전자피부는 사람의 피부처럼 압력이나 접촉을 감지하는 얇고 유연한 센서로, 지능형 로봇의 정밀한 촉각 구현에 활용될 수 있는 핵심 기술이다.

기존 유연 전자 센서는 마스크 공정과 진공 증착, 식각 등의 반도체 제조 공정을 거쳐야 했기 때문에 고가의 클린룸 설비가 필수적이어서 제작 과정이 복잡하고 비용이 많이 들었다.

또 공정 단계가 다수로 분리돼 있어 기판을 반복적으로 이송해야 해 공정 관리 부담과 비용 측면에서 부담이 컸다. 이에 따라 대면적이나 곡면 구조에 적용할 때 공정 관리가 복잡해지는 한계가 있었다.

특히 사람과 유사한 형태의 휴머노이드 로봇처럼 넓은 표면에 촉각 센서를 부착하려면 공정 안정성과 신뢰성을 동시에 확보하는 데 어려움이 뒤따랐다.

연구진은 이런 한계를 줄이기 위해 UV 레이저와 3D 프린터만으로 별도의 마스크 공정 없이 센서를 제작할 수 있는 마스크리스 인시튜 공정 기술을 고안했다. 이 기술은 별도의 포토마스크 없이 센서를 필요한 위치에서 바로 제작할 수 있도록 설계됐다.

이를 통해 미세다공성 유전체 기반 대면적 정전용량식 유연 촉각 센서 어레이를 단시간에 높은 재현성으로 구현했다. 공정 단계를 획기적으로 단순화해 제작 효율을 높였다. 또 고가의 클린룸 설비 의존도를 크게 낮추면서 응용 맞춤형 제작 확장성과 생산성을 동시에 확보했다.

이 기술은 공정을 별도로 분리하거나 이송하지 않고 하나의 연속된 과정으로 제자리에서 센서 제작이 가능하며 곡면이나 굴곡이 있는 복잡한 형상의 대상에도 자유롭게 적용 가능해 설계 유연성이 높다.

특히 제작 비용 절감과 래피드 프로토타이핑을 동시에 지원해 로봇, 사물인터넷(IoT) 디바이스, 헬스케어 분야 등 다양한 응용 환경에 신속하게 대응할 수 있다.

산업통상부와 한국산업기술기획평가원(KEIT)의 지원 과제와 ETRI 기본사업, 고려대 지원으로 수행이번 연구 성과는 유연 전자 소자 분야 국제 학술지 네이처 파트너 저널 플렉서블 일렉트로닉스에 게재됐다.

김혜진 ETRI 책임연구원은 "이번 인시튜 공정 기반 전자피부 기술은 대면적 유연 센서 제작의 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 말했다.

jongseo12@news1.kr