□ 국내 연구진에 의해 수중에서 배터리 등의 전원 없이 동작할 수 있는 센서가 개발되었다.
□ 한국세라믹기술원(원장 정연길) 이승협 박사와 김도은·아룬 연구원은 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 국가핵심소재연구단 플랫폼형 사업과 이공부야 기초 연구사업을 통해 표면에너지를 제어하여 전원 없이 주위 환경을 감지하는 센서 소자의 원천기술을 개발했다.
□ 일반적으로 센서는 전기로 동작하므로 전원이 필수적으로 필요하며, 온도, 압력 등을 감지하여 측정하는 장치를 말한다.
○ 하지만 전원이 공급되기 어려운 환경인 수중에서는 일반적인 센서의 구동에 한계가 있었다.
□ 이에 연구팀은 자기 계층화(Self-stratification) 방식으로 나노 입자를 강하고 균일하게 코팅하는 기술과 전원 공급 없이 표면에너지를 제어하는 방식으로 액체의 유입을 조절하는 기술을 개발했다.
○ 개발한 무전원 센서는 3D 프린팅을 통해 제작된 플라스틱 구조에 나노 입자 표면 코팅 기술을 적용하였다.
○ 코팅된 센서는 초발수 특성으로 인해 표면에 공기를 머금고 물은 튕겨내는 성질을 가짐에 따라 센서 표면 전체에는 공기로 이루어진 얇은 막을 형성한다.
○ 그 결과, 센서 안에 용매를 담는 것은 물론 외부에서 액체의 유입도 차단하게 된다.
○ 특히, 일반적인 나노 구조는 기계적인 충격에 취약한 특성을 보이지만 개발한 나노 코팅 기술을 적용한 구조는 추가적인 접합 소재 없이 높은 내구성을 가진다.
□ 개발한 센서를 수중에 두고 수중 환경이 변화가 일어나면 센서 표면에 있던 공기의 막이 없어지면서 센서 안팎으로 액체의 유입이 이루어지는 방식으로 작동한다.
○ 수중에 기름 성분의 불순물에 노출시킨 결과, 색이 있는 용매가 흘러나오며 불순물의 존재를 감지하게 된다.
○ 또한, 수중에서 물의 온도 변화 및 수압 변화를 감지하여 반응하는 특성도 구현이 가능하다.
□ 한국세라믹기술원 이승협 박사는 “수중 환경 변화 감지, 수질 오염 검사 등 전원 연결이 어려운 환경에서의 센서에 대한 해결책을 찾았다.”며, “개발된 나노 표면처리 기술을 응용하면 센서 뿐만 아니라 3D 프린팅 기술과 연관된 다양한 분야에 적용할 수 있다.”고 말했다.
□ 한편, 이번 연구 성과는 나노 레터스(Nano Letters)에 8월 25일 표지논문으로 게재되었다.