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스트레인 센서는 미세한 기계적 변형을 전기 신호로 바꾸는 부품이다. 웨어러블 기기와 헬스케어 모니터링 등에 쓰인다. 기존의 센서는 감도를 바꾸면 변형 전 저항인 기준저항도 함께 변하는 특성 때문에 회로가 요구하는 저항값과 원하는 감도를 동시에 확보하기 어려웠다.
연구팀은 균열이 형성된 SU-8/PDMS 이중층 위에 단일벽 탄소나노튜브(SWNT)를 분사 코팅한 스트레인 센서를 개발했다. 균열을 형성할 때 가하는 사전 변형률로 감도를, 탄소나노튜브 분산액의 분사량으로 기준저항을 조절하는 방식이다.
연구팀은 시뮬레이션을 통해 균열 사이의 탄소나노튜브 네트워크에서 전도 경로가 연결되고 끊어지는 현상이 높은 강도를 유도한다는 점도 확인했다.
특히 블루투스 모선 모듈과 결합한 센서를 수술을 위해 마취된 스라소니와 시베리와 호랑이에 부착해 호흡을 실시간 측정했다. 스라소니에서는 분당 22~23회의 호흡을 측정해 상용 생체신호 모니터와 일치하는 결과를 얻었다. 시베리아 호랑이에서는 분당 2~3회로 느려진 호흡도 기록했다. 해당 측정에서는 기존 전기신호 기반 모니터로 판독되지 않던 호흡 신호를 확인했다.
진성훈 교수는 “웨어러블 헬스케어와 야생동물 모니터링 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 기술”이라고 설명했다.
연구 성과는 나노·마이크로 분야 국제학술지 『Small』(IF: 12.1)에 게재됐다.
한국연구재단과 산업통상자원부 기술혁신사업의 지원으로 수행된 이번 연구는 경희대 조현빈 연구원과 카이스트 김성엽 연구원이 주저자로, 극지연구소 이원영 박사가 공동저자, 진성훈 교수가 교신저자로 참여했다.
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