코로나 펜데믹을 거치면서 우리 일상과 산업 분야에서는 비접촉식 기술개발의 필요성이 강조되고, 관련 이미지 센서 등이 핵심기술로 부상하고 있다. 특히 가상현실이나 AI등 현실과 가상공간의 개념이 공존하는 4차 산업혁명 시대에는 사람과 기계, 전자제품 사이에서 휴먼-머신 인터페이스(Human-machine Interface, HMI) 기술이 큰 주목을 받고 있다.

이러한 비접촉식 이미지 센서는 구글 글래스(Google glass)와 같은 웨어러블(Wearable)이나 부착이 가능한 ‘Attachable 시스템’ 구현에서 휴먼-머신 인터페이스의 핵심부품으로 사용될 수 있다. 핸드폰과 스마트 워치와 같은 휴대형 소형 단말기에 적용될 수 있는 가상 키보드 역시 손의 움직임을 비접촉방식으로 인지할 수 있는 이미지 센서가 핵심 부품으로 사용될 것으로 예상되고 있다.

이러한 미래형 기술의 실제 적용을 더욱 앞당길 수 있는 비접촉식 센서 기술이 전북대학교 김진수 교수팀(공대 신소재공학부)에 의해 개발돼 이목을 끌고 있다.

김 교수팀은 반도체 나노구조 기반 자가구동방식의 ‘비접촉식 센서 및 이미지 모듈’ 기술 개발에 성공했다고 4일 밝혔다. 이 연구 결과는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)의 대표 논문집인 『Materials Horizons(IF 15.717)』에 발표됐고, 특허 출원으로 원천기술 또한 확보됐다.

기존의 이미지 센서들은 주로 발열이나 빛의 변화를 감지하는 방식으로 낮은 감도, 복잡한 회로설계, 그리고 추가 냉각장치나 외부 전원공급 장치 사용하여 소형화에 한계가 있고 소비전력 또한 높았다.

김 교수팀은 새로운 물리적 개념인 ‘마찰전기-정전기 유도현상 (Triboelectricity-Electrostatic Induction)’으로 이 같은 문제점을 개선 하고자 했다. 기존 방법과 비교해 자가구동 방식으로 고감도 특성을 갖는 차별성도 있다.

특히 반도체 나노구조를 핵심반응층으로 사용한 고감도 비접촉식 센서 뿐만 아니라 이미지 모듈을 제작해 의료 및 바이오 분야 응용 가능성도 제시했다.

연구책임자인 김진수 교수는 “고품질의 반도체 나노구조 제작과 신개념 자가구동 방식의 비접촉식 이미지 센싱 원천기술을 확보했고, 실용화 가능성까지 제시한 점이 이번 연구의 가장 큰 의미”라며 “특히 학생들이 첨단 과학 분야의 공동 연구와 논문 작성에 참여하면서 연구자로 크게 성장할 수 있는 소중한 경험을 하게 된 것 역시 남다른 성과라고 생각한다”고 밝혔다.

연구팀은 후속 연구 확대를 통해 의료용 진단시스템 등 헬스케이 부품산업과 Wearable/attachable 스마트 기기 등 신개념 첨단과학기술을 안정하게 구현하기 위한 핵심기술을 개발할 계획이다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단과 4단계 BK21 지원을 받아 이뤄졌다.