충남대 윤순길 석좌연구위원 연구팀, 압력·광 복합 센서 개발

(대전=뉴스1) 박찬수 기자 = 충남대학교 석좌연구위원으로 활동하고 있는 윤순길 명예교수가 유연하고 자가 구동 가능한 압력·광 복합 센서를 개발해 차세대 웨어러블·IoT 시스템 적용 가능성을 제시했다.

자가 구동은 별도의 배터리나 외부 전원 공급 없이 스스로 에너지를 만들어 작동하는 방식을 뜻한다. 센서나 전자기기가 빛·압력·진동·열 등 주변 환경에서 발생하는 에너지를 전기로 변환해 작동하는 원리다. 예를 들어 사람이 걷는 압력이나 햇빛만으로 센서가 작동하면 '자가 구동 센서'라고 부른다.

21일 충남대에 따르면 이번 연구는 에너지 및 나노기술 분야 세계적 학술지인 'Chemical Engineering Journal'(IF 13.2·상위 3.6%)에 온라인 게재됐다. 이번 연구는 스와티 이필리(Swathi Ippili), 벤카트라주 젤라(Venkatraju Jella) 박사가 제1저자로, 윤순길 석좌연구위원이 교신저자로 참여했다.

최근 차세대 웨어러블 전자기기와 IoT 기반 시스템 분야에서는 다양한 외부 자극을 동시에 감지할 수 있는 고성능·저전력 센서 기술이 핵심 요소로 주목받고 있다. 하지만 기존 센서 대부분은 압력이나 빛 등 단일 자극만 감지할 수 있어 활용 범위에 한계가 있었다.

윤순길 석좌연구위원 연구팀은 외부 바이어스 전압 없이(Zero external bias) 압력과 빛을 각각 독립적으로 감지하면서도 동시에 측정할 수 있는 구조적으로 통합된 자가 구동 센서를 개발했다.

이번 연구에서는 인터디지터형 전극(Interdigitated electrode) 구조와 메틸암모늄 납 요오드화물-폴리비닐리덴 플루오라이드(MAPbI3-PVDF) 복합 활성층을 결합해 압전-광전압 시너지 효과를 구현했다. 이를 통해 외부 전원 없이도 자외선(UV)·가시광선(Vis)·근적외선(NIR) 영역에 이르는 광대역 광 검출이 가능하며 압력 변화에 대한 높은 민감도도 동시에 확보했다.

특히 연구팀은 다양한 주변 조도 환경과 기계적 진동 조건에서 실증 테스트를 수행해 실제 환경에서도 안정적으로 동작할 수 있음을 검증했다. 이번 기술은 압력과 빛을 동시에 정밀하게 감지할 수 있는 독창적인 기능을 바탕으로 소형화된 웨어러블 전자기기와 차세대 IoT 센서 플랫폼 분야에서 높은 활용 가능성을 보여주는 연구 성과로 평가받고 있다.

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