국내 연구진이 물리적 변형이 가능한 신소재를 적용, 장거리 무선통신과 고효율 무선 전력 수신 기능을 유지하는 신축성 웨어러블 기기 개발에 성공했다.
과학기술정보통신부는 정예환·유형석 한양대 교수 공동연구팀이 형태 변형에도 무선통신 성능을 유지하는 전자피부 개발에 세계 최초로 성공했다고 22일 밝혔다.
전자피부 기술 기반의 웨어러블 기기는 의료, 건강관리 등 다양한 분야에서 활발하게 적용되고 있다. 웨어러블 기기가 제대로 동작하려면 신축성을 갖는 무선 주파수(RF) 소자와 회로가 필수적이다.
다만 RF 회로는 고주파에서 작동하는 특성상 조금만 늘어나거나 구부러지면 회로 작동 주파수 대역이 변화해 통신이 끊기거나 전력 송·수신 효율이 급격하게 낮아진다는 한계가 있었다.
이에 따라 피부 표면과 같이 물리적으로 변화하는 환경에서 제 기능을 수행하려면 신축성을 가지면서 어떠한 조건에서도 무선통신 성능을 유지하는 기술 개발이 필수적이다.
연구팀은 물리적인 변형에도 무선통신 성능이 유지되려면 변형된 크기에 맞게 회로 기판의 전기적 특성도 바뀌어야 하는 점에 주목했다.
신축성을 가진 고무 재질의 기판에 세라믹 나노 입자를 혼합하고, 나노 입자가 무리 지어 조립되는 공정을 사용해 RF 소자 및 회로로부터 발생하는 고주파 전기 특성 변화를 효과적으로 방지했다.
이번 연구 결과는 그동안 학계에 보고되지 않은 세계 최초 기술로 연구팀은 이를 응용해 그동안 구현하지 못했던 90m 이상의 장거리에서도 무선으로 통신이 가능한 전자피부를 함께 개발했다.
또 밴드 형태의 웨어러블 기기를 개발해 뇌파, 신체 움직임, 피부온도, 근육 신호 등 인체 신호를 무선으로 정확히 측정하고, 머리 크기가 각기 다른 사람이 입어도 안정적인 뇌파를 무선으로 측정할 수 있음을 확인했다.
정예환 교수는 “이번에 개발한 신축성 웨어러블 무선통신 기술은 무선 기능이 필요한 다양한 신축성 시스템에 적용될 수 있다”며 “차세대 통신 기술인 6G 이동통신 기능을 탑재한 신축성 무선 웨어러블 기기 개발에도 착수한 상태”라고 말했다.
이번 연구성과는 국제학술지 네이처(Nature)에 22일(현지시간) 게재됐다.
이인희 기자 leeih@etnews.com
