- 유연한 압력센서는 압저항 방식, 정전용량 방식, 압전 방식의 다양한 원리를 이용하여 제작되고 있음. 대부분의 유연 압력센서는 압저항 방식을 채택하고 있으나 압력 감지 범위가 좁고 감지 속도가 느리며, 이력특성이 크다는 단점이 있어 왔음. 압전 압력센서는 압력 감지 범위가 넓고 감지 속도가 매우 빠르며, 이력특성도 극히 작다는 장점으로 압저항 방식을 대체하는 기술로 주목받아 왔으나, 유연한 구조를 제작하는 공정이 압저항 방식 대비 상대적으로 복잡하고 구현이 어려우며 재현성이 떨어진다는 단점이 존재함
- 본 기술은 압전 나노복합체를 이용한 유연한 필름 형태의 압력센서를 구현하는 기술로서, 유연하고 제작 공정이 쉽고 재현성이 있으며, 넓은 압력 감지 범위에 대해서 높은 민감도를 갖도록 개발된 압전 방식의 압력센서 기술임
- 본 기술은 국책과제로서 개발된 유연 압전 나노복합체 기반 압력센서 기술을 국내 기업에 전수하여 IoT에 적용되는 국내 압력센서 시장을 선도하고 새로운 시장을 창출하며 해외 압력센서 시장에의 진출 촉진을 목적으로 함
- 본 기술은 ‘슬림 스마트 기기용 초박형 압전 세라믹 스피커 기술 개발(수행기간: 2013.09 - 2016.08)’ 및 ‘휴먼 감각 감지 및 진단을 위한 초감각 스마트 물리센서 원천 기술(수행기간: 2017.01 ? 2018.12)’, ‘고압전성 복합소재 및 초저전력 적층형 압전 센서/액추에이터 복합모듈 기술 개발(수행기간: 2020.01 ? 2022.12)’ 과제의 결과물로 산출된 ‘압전 나노복합체 기반 유연 압력센서 기술’을 그 대상으로 함
- 본 기술은 기존 압전 세라믹 대비 유연한 형태로 제작이 가능하여 다양한 형태의 스마트 센서로서 응용이 용이하고, 제작 공정이 쉽고 재현성이 확보된 기술임. 또한 기존 압저항 방식 대비 압력 감지 범위가 넓고 감지 속도가 매우 빨라 압력 뿐 아니라 진동에 대해서도 민감하게 반응하는 장점이 있음
- 따라서 본 기술은 기존의 압력센서 대비 유연하면서도 높은 민감도와 주파수 감지 성능, 빠른 응답특성 구현이 가능한 기술로서, 기술이전을 통해 기존의 기업이 보유한 기술의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 제품 개발이 가능하고 유연 압력센서를 이용한 스마트 IoT 디바이스 및 새로운 비즈니스 모델 발굴이 용이할 것으로 크게 기대되므로, 상기 과제에서 개발된 유연 압전 나노복합체 기반 유연 압력센서 기술을 산업체로 이전하는 것이 필히 요구됨
- 기존의 압전 세라믹 소자 대비 필름 형태로 제작되어 유연성이 크게 개선 가능
- 기존의 압전 세라믹 소자 대비 공정이 쉽고 간단하며 R2R 공정이 가능해 가격 경쟁력이 높음
- 기존 압전 세라믹 대비 두께 조절 및 크기 조절이 용이하며 패터닝이 자유로움
- 기존 유연 압저항 압력센서 대비 압력감지 범위가 넓고 민감도가 높음
- 기존 유연 압저항 압력센서 대비 반응속도가 빨라 외부의 압력 뿐 아니라 고주파수 진동에 대해서도 민감하게 반응함
- 외부의 전원 공급 없이 외부의 자극에 대해 전기 신호가 발생하므로 시스템 적용 시 저전력 구동이 가능함
A. 기술명: 유연 압전 나노복합체 소재 공정 기술
- 압전 세라믹 입자 및 매트릭스 소재를 이용한 유연 압전 나노복합체 배합 공정 기술
- 유연 압전 나노복합체 기반 필름 공정 기술
B. 기술명: 유연 압전 복합체 기반 압력센서 제작 및 특성평가 기술
- 유연성이 확보된 압전 나노복합체 기반 압력센서 패터닝 공정 기술
- 유연 압전 나노복합체 압력센서 신호처리 및 특성분석 기술
A. 유연 압전 나노복합체 소재 공정 기술
(1) 기술문서 (압전 복합체 소재 관련 기술문서 8건)
- 기술문서: 압전 나노복합체 필름 기반 유연 압력센서 기술 시험절차 및 결과서 (3130-2018-01504)
- 기술문서: 유연 압전 복합체의 제작 공정 흐름도 (3301-2016-01086)
- 기술문서: 탈포 및 경화제에 따른 유연 압전복합체 특성 분석 (8071-2015-01445)
- 기술문서: 매트릭스 배합에 따른 유연 압전 복합체 성능 개선 (8071-2015-01446)
- 기술문서: 고압전성 복합소재 제작 공정 기술 개발 I (4330-2020-02275)
- 기술문서: 세라믹-폴리머 나노 복합체 미세입자 균일 분산 기술 개발 I (4330-2020-03459)
- 기술문서: 압전 나노복합체 분산 공정조건 최적화 기술개발 1 (4330-2021-02471)
- 기술문서: 압전 나노복합체 분산 공정조건 최적화 기술개발 2 (4330-2021-03153)
B. 유연 압전 복합체 기반 압력센서 제작 및 특성평가 기술
(1) 기술문서 (압전 복합체 기반 압력센서 관련 기술문서 8건)
- 기술문서: 압전 나노복합체 필름 기반 유연 압력센서 기술 시험절차 및 결과서 (3130-2018-01504)
- 기술문서: PZT-epoxy 나노복합체 압력 감도 특성 분석 (3130-2017-03110)
- 기술문서: 유연스피커를 위한 압전복합소재 제작 및 성능평가 (8071-2015-00911)
- 기술문서: CNT 첨가에 따른 유연 압전 복합체 성능 개선 (8071-2015-01447)
- 기술문서: 다채널 복합소재 압력센서 패터닝 공정기술 개발 1 (4330-2020-02999)
- 기술문서: 다채널(12x12) 압전센서 신호처리 회로 개발 (4330-2020-01933)
- 기술문서: 다채널(정압 32, 동압 32) 압전 센서 신호 처리 회로 개발 (4330-2020-01931)
- 기술문서: 다채널(4분할) 유연복합체 압력센서 제작 및 특성평가 (4330-2021-01916)
- 활용 분야
. 인공피부, 로봇 전자피부 등에 적용되는 유연 압력센서
. 맥박, 혈압 등 신체 정보를 감지/처리하는 웨어러블 스마트의류 또는 스마트와치
. 스마트폰, 노트북, TV 등 스마트 기기에 적용되는 유연 압력센서
. 의자, 침대, 방석 등 신체 움직임에 따른 압력 변화를 감지하는 유연 압력센서
. 운전자의 자세 및 상태를 감지하는 스마트 카시트
. 환자의 상태를 감지 가능한 재활의료기기용 압력센서
- 응용 분야별 다양한 형태 적용이 가능한 유연한 구조의 압력센서 기술이므로 기존의 딱딱한 형태의 압력센서를 대체 가능하며, 기존의 압저항 방식 대비 압력감지 범위가 넓고 민감도가 높으며 반응속도가 빨라 향후 유연 압력센서 시장 성장세에서 기술 경쟁력 확보에 따른 시장 점유에 유리할 것으로 기대됨