국내 대학 공동연구팀이 피부 미세 주름에도 밀착할 수 있는 초박막 형태의 유기 광반응 센싱 소자와 뇌모방 인공 시냅스 소자를 1마이크론 (머리카락 두께의 1/100) 수준의 초박막 기판 위에 개발·결합해 손가락 동작 인식이 가능한 전자피부를 개발했다.

고려대 KU-KIST융합대학원/융합에너지공학과 왕건욱 교수 연구팀과 아주대 정보통신대학 전자공학과(원소속)/지능형반도체공학과(중복배속) 박성준 교수 연구팀의이번 연구성과는 유연 전자 소자 분야의 세계적인 학술지인 'Nature Electronics'지에 지난 10일 온라인 게재됐다.

이번 연구에서 개발된 전자피부 형태의 모션인식 플랫폼은 초박막의 저전력 고효율 신호 처리에 특화된 인공 시냅스 어레이 소자와 고효율 유기 포토다이오드를 결합하는 방식으로 제작되어 손가락 움직임을 광신호에서 전기적신호로 변환하고 신호 패턴의 학습을 통해 높은 정확도의 인지능력을 보여준다. 또 1 마이크론미터 두께의 기판을 활용해 소자의 강성도를 최소화해 반복적인 기계적 변형에서도 안정하면서 피부의 표면에 밀착하여 자연스러운 움직임을 가능하게 했다.

초박막 유기 포토다이오드를 활용한 피부부착형 근거리 광학센서는 2차원 수광 환경에서 한붓그리기 방식으로 자유롭게 손가락 움직임에 따라 숫자 패턴, 알파벳, 간단한 제스쳐 등 시간에 따른 모션 변화를 정확하게 감지할 수 있다. 또 초박막 뉴로모픽 소자는 피부 표면에 밀착하여 피부의 움직임에서도 최대 60%의 변형에서 6400회의 반복적인 입력 신호를 처리할 수 있다. 특히 1200회에 달하는 반복적인 인장에서도 내구성을 입증했다.

연구진은 "개발한 플랫폼의 인식 정화도가 최대 95%에 달해 실용 가능성을 확인했ㄷ다"면서 "한 사람의 손가락 움직임 외에도 다양한 부착 환경과 서로 다른 사람 간의 손가락 움직임도 교차로 인식 가능하다"고 밝혔다.

이번 연구에는 고려대 KU-KIST 융합대학원 석박통합과정 조해인 학생과 아주대 지능형반도체공학과  석박통합과정 이인호 학생, 고려대 장진곤 박사가 공동 제1저자로, 아주대 전자공학과/지능반도체공학과 박성준 교수와 고려대 KU-KIST 융합대학원 융합에너지공학과 왕건욱 교수는 공동 교신저자로 참여했다.

이 연구는 연구재단 '우수신진연구' 한국산업기술평가관리원 '시장주도형k-센서기술개발사업' 미래창조과학부 '대학ICT연구센터육성지원사업' '중견연구' '나노소재원천기술개발사업' '국제연구교류지원사업' '4단계 BK 21 사업' '창의·도전연구 기반지원' 한국과학기술연구원 '위탁연구'의 지원을 받아 진행됐다.