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서울대 연구팀, 색깔로 변형된 양을 측정하는 대변형 센서 개발
서울대 연구팀, 색깔로 변형된 양을 측정하는 대변형 센서 개발
  • 장성환
  • 승인 2020.04.28 10:03
  • 댓글 0
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색과 변형률 사이의 관계를 수식으로 나타내
7. 안성훈 서울대 기계공학부 교수 연구팀

서울대 공대(학장 차국헌) 기계공학부 안성훈 교수팀이 나비의 날개와 조류 깃털 표면의 마이크로·나노 패턴을 모사해 구조 색(structural color) 기반 대변형 센서를 개발했다.

물체의 색을 만드는 원리는 안료나 염료 등의 화학적인 색소를 이용하는 방식과 마이크로 나노 구조를 이용하는 구조 색 방식으로 나뉜다. 구조 색은 마이크로·나노 크기의 패턴이 있는 표면에 백색광이 입사된 후 산란과 간섭을 일으켜 특정한 빛의 파장만 반사 혹은 흡수됨으로써 우리 눈에 색으로 보이게 된다.

연구팀이 개발한 구조 색 센서는 전기회로 없이 ‘빨주노초파남보’의 무지개색을 보고 변형률을 알 수 있으며, 최대 100%의 인장-압축 변형률(스트레인)과 최대 78%의 전단(shear) 변형률까지 측정 가능하다.

센서는 유연재료(PDMS: Polydimethylsiloxane)의 표면에 가시광선의 파장과 비슷한 수백 나노미터 간격의 패턴으로 제작되고, 백색광이 정해진 각도로 입사될 경우 특정한 색을 반사시킨다. 유연재료가 힘을 받아 늘어나거나 줄어들면 나노 패턴 사이의 거리도 따라서 변하고, 결과적으로 눈에 보이는 색도 바뀌게 된다. 

기존에 구조 색을 통해 변형을 측정하는 연구는 현상에 대한 설명에 그친 반면 본 연구에서는 색과 변형률 사이의 관계를 수식으로 나타내고 센서로서의 가능성을 제시했다. 

안성훈 교수는 “이번 연구 결과가 변형이 큰 소프트 로봇이나 웨어러블 장치 등의 센서로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.


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