물기 있어도 터치 잘된다…카이스트, 오작동 없는 압력센서 개발

카이스트 제공

우리나라 연구진이 물기 묻은 스마트폰 화면 같은 환경에서도 안정적으로 작동하는 센서 개발에 성공했다.

한국과학기술원(KAIST) 전기·전자공학부 윤준보 교수 연구팀은 10일 비가 오거나 샤워 후 스마트폰 화면에 물이 묻은 상황에서도 오작동 없이 압력을 감지할 수 있는 센서를 개발했다고 밝혔다.

터치로 사용되는 정전용량(전위 차를 단위 압력까지 높이는 데 필요한 전기량) 방식 압력 센서는 구조가 간단하고 내구성이 뛰어나 스마트폰, 웨어러블 기기, 로봇 등의 휴먼-머신 인터페이스(Human-Machine Interface) 기술에 널리 활용된다.

하지만 물방울이나 전자기 간섭·굴곡으로 인한 굽힘 등 외부 간섭 요소로 오작동이 발생하는 치명적인 문제가 있었다.

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연구팀은 정전용량 방식 압력 센서에서 발생하는 간섭의 원인 파악 중, 센서 가장자리에 발생하는 ‘프린지 필드(Fringe Field)’가 외부 간섭에 극도로 취약한 것을 확인했다.

연구팀은 전극 간격을 수백 나노미터(nm) 수준으로 좁히면 센서에서 발생하는 프린지 필드를 수 퍼센트 이하로 억제할 수 있음을 확인했다.

독자적인 마이크로·나노 구조 공정 기술 활용으로 900나노미터(nm) 수준의 전극 간격을 갖는 나노 갭 압력 센서를 개발했다.

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이와 함께 다양한 전자기기로의 응용 가능성을 확인하기 위해 포스 터치 패드 시스템 역시 개발해 압력의 크기와 분포를 간섭 없이 높은 해상도로 얻을 수 있음을 검증했다고 연구팀은 밝혔다. 

윤준보 교수는 “나노 갭 압력 센서는 비 오는 날이나 땀이 나는 상황에서도 기존 압력 센서처럼 오작동하지 않고 안정적으로 동작한다”며 “많은 사람들이 일상에서 겪어온 불편을 해소할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 지난달 27일 자에 실렸다.

김동환 기자 [e-mail]