윤광석

기존 생체신호 측정 의류는 피부와 전극 간 높은 접촉 저항과 움직임으로 인한 측정 오류, 물/젤 사용의 불편함이라는 한계가 있었습니다. 본 기술은 피부에 직접 도포 후 건조되는 유동성 전도성 부재를 활용하여 이러한 문제점을 해결합니다. 의류에 배치된 생체신호 감지 전극이 피부에 밀착되어 접촉 저항을 획기적으로 줄임으로써, 착용자의 움직임에도 안정적이고 고정밀 생체신호 측정이 가능합니다. 특히 심전도 및 맥박 신호 분석을 통해 혈압을 자가 측정할 수 있어, 일상생활 속에서 편리하게 건강을 모니터링하고 관리할 수 있도록 돕는 혁신적인 스마트 의류 기술입니다.

기존 압전 디바이스 제조 시 나노구조체 배열의 어려움과 출력 한계를 해결합니다. 본 기술은 자기장 인가를 통해 강자성체가 도핑된 나노구조체를 폴리머 내에 규칙적으로 정렬시키는 혁신적인 압전 폴리머 및 제조 방법을 제공합니다. 이로써 압전 효과를 극대화하고, 유연하며 신축성이 뛰어난 웨어러블 디바이스, 센서, 휴대폰 충전 등 다양한 분야에 활용 가능한 고성능 압전 소재 개발에 기여합니다.

휴대용 전자기기의 고질적인 전원 공급 문제를 해결하기 위해, 본 기술은 변형 및 촉각 측정이 가능한 전기에너지 수확소자를 소개합니다. 이 소자는 외력에 의해 마찰전기를 생성하여 전력을 자가발전하며, 동시에 커패시턴스 및 저항 변화를 통해 변형과 촉각을 정밀하게 감지합니다. 특히 직물 형태로 제조 가능하여 웨어러블 기기에 최적화되어 있으며, 착용자의 무의식적인 움직임으로부터 에너지를 수확하고 실시간으로 신체 움직임을 진단, 분석하는 자가발전형 생체진단 의복 등에 활용될 수 있습니다. 에너지 효율과 센싱 기능을 동시에 제공하는 이 혁신적인 기술을 통해 미래 웨어러블 기기의 새로운 가능성을 열어갑니다.

기존 슈퍼커패시터는 대형화 및 유연성 확보에 어려움이 있었으며, 금속 소재의 갈라짐 문제도 발생했습니다. 본 기술은 이러한 문제점을 해결하고자 나노 구조를 활용한 새로운 슈퍼커패시터 및 그 제조방법을 제안합니다. 전도성 나노 구조물이 마련된 전류집전체와 전극활물질을 포함하여, 부피 대비 정전용량을 획기적으로 증가시키는 것이 특징입니다. 특히, 복수의 나노 구조물이 전극활물질 간 바이패스 역할을 수행하여 전기 이중층 정전용량을 병렬 연결 효과로 극대화하고, 전극의 내부 임피던스를 현저히 감소시킵니다. 또한, 전류집전체가 중앙에 위치하는 섬유형태로 제작이 가능하여 기존 금속 소재의 갈라짐 문제를 해결하고 다양한 변형에도 강한 내구성을 제공합니다. 젤(gel)형 전해질과 다층 구조의 전극활물질에 전도체 및 유전체를 적용하여 성능을 더욱 향상시켰습니다. 이를 통해 소형 로봇, 웨어러블 기기, 이식형 의료 장치 등 차세대 전원 장치에 적합한 휴대 가능하고 가벼운 고효율, 대용량 슈퍼커패시터 구현이 가능합니다. 이 기술은 에너지 저장 장치 분야의 혁신을 이끌 것입니다.

기존 햅틱 장치는 수직력 위주의 피드백과 다수의 공압기로 인한 복잡성 및 부피 증대 문제를 안고 있었습니다. 이로 인해 로봇 원격 조작 시 사용자에게 정교한 촉각 피드백을 제공하기 어려웠습니다. 본 기술은 이러한 한계를 극복하기 위해 '단일 압력원'을 활용한 혁신적인 햅틱 구동 장치 및 방법을 제시합니다. 하나의 압력원으로부터 분기되는 압력으로 수직 및 수평 구동부를 제어하여, 장치 간소화와 소형화를 실현합니다. 특히, 촉각전달부의 3차원 변위를 정밀하게 제어하여 로봇이 감지하는 실제와 같은 촉각(수직/수평 힘)을 사용자에게 충실하게 전달합니다. 의료 및 산업용 로봇의 원격 제어 환경에서 사용자에게 더욱 실감 나는 피드백을 제공하여, 로봇 조작의 정교함과 효율성을 극대화합니다. 이 기술은 미래 햅틱 인터페이스의 핵심이 될 것입니다.

기존 로봇 원격 조작 시 부족했던 촉각 피드백 문제를 해결하고자, 본 기술은 로봇이 감지하는 촉각을 사용자에게 실감 나게 전달하는 햅틱 디스플레이 장치 및 방법을 제시합니다. 촉각전달부를 수직구동부와 수평구동부를 통해 정교하게 제어하며, 접촉 면적 감지 및 비접촉 위치 측정 기술을 적용하여 촉각 전달의 정확도를 극대화합니다. 이를 통해 원격 로봇 조작 시 사용자에게 로봇의 실제 상황을 더욱 충실히 피드백하여, 의료 및 산업 분야의 정교한 작업 환경에 기여합니다. 본 기술은 로봇 조작의 정밀성과 몰입도를 높이는 데 중요한 역할을 합니다.