금오공과대학교 기계시스템공학과 4학년 서동원 학생(지도교수 정지훈)이 제1저자로 참여한 논문이 마이크로/나노 분야의 권위 있는 국제학술지에 게재된다.

논문 제목은 ‘Scott–Russel linkage-based triboelectric self-powered sensor for contact material-independent force sensing and tactile recognition(측정표면 물질에 독립적인 Scott-Russel 링크 기반 마찰대전 자가 구동 힘 & 접촉 센서)’로 SCI급 국제학술지인 ‘Small(상위 7%, IF 13.0)’에 게재 승인됐다. 해당 논문은 8월 중 게재될 예정이다.

서동원 학생은 마찰전기 효과와 정전기 유도 원리에 기반한 ‘정전소자(Triboelectric Nano generator, TENG) Force & Tactile 센서’에 대한 연구를 진행했다. 정전소자(TENG)는 마찰전기 효과와 정전기 유도 원리에 기반을 둔 발전 기술로 간단한 구조 및 넓은 재료 선택폭, 저렴한 제조비용 등으로 인해 주목받고 있는 에너지 하베스팅 기술이다.

이번 연구에서는 접촉 물질의 영향을 받을 수 있는 피크(peak) 전압에 의존하는 대신 Scott-Russel linkage를 통해 신호 생성과 측정을 분리해 전기 피크의 수를 계산하는 방법으로 정확도를 향상시켰다. 간단한 링크의 도입으로 접촉 물질에 따라 변하는 출력을 균일하게 변환할 수 있다는 장점이 있으며, 여기에 딥러닝 기술을 도입해 접촉하는 물질의 촉각 특성을 분석·분류할 수 있다.

이는 스마트 제조, 로봇 공학 등의 응용분야에서 TENG(정전소자) 활용 가능성을 확인하는 성과를 거뒀다고 볼 수 있다.

서동원 학생은 “기존 소자는 접촉 물질에 따른 출력 변동의 차이가 있어 센서 정확도가 떨어졌지만 이번 연구는 기존의 TENG Force 센서의 한계로 여겨진 접촉 물질에 따른 출력 변동을 해결한 유의미한 연구라고 생각한다”며 “앞으로도 에너지 하베스팅 분야뿐만 아니라 다양한 분야에 대한 연구를 통해 미래 과학기술 발전을 위한 선도적인 역할을 하고 싶다”고 밝혔다.

지도교수인 정지훈 교수는 “이번 논문은 마찰대전 발전소자 기반 센서의 약점으로 지목되던 출력의 불안정성을 극복하기 위한 연구로 ‘정밀한 힘 센서’를 통해 산업용 로봇, 로봇 손가락 등 접촉을 통해 물체를 감지하고 정교하게 힘을 측정하는 분야에서 활용될 수 있으며, 로보틱스, 스마트팩토리, 스마트 팜 등 다양한 첨단 산업 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구는 국립금오공대 기계시스템공학부 첨단 표면 소자 연구실(Advanced Surface Device research Lab., 지도교수 정지훈)에서 주도했으며 한국연구재단의 우수신진연구사업 지원으로 이뤄졌다.

출처 : KNS뉴스통신(https://www.kns.tv)

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