국내 연구진이 자신의 신체에 맞게 직접 DIY할 수 있는 신체부착형 웨어러블 기기를 제작할 수 있는 핵심 기술을 개발했다.

서울대 공대(학장 차국헌)는 전기·정보공학부 홍용택 교수 연구팀(윤재영 연구원, 변정환 박사)이 유연 모듈화 블록 조립을 통해 고성능의 신체부착형 웨어러블 기기를 제작하는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

신체에 밀착해 근육과 관절의 움직임이나 생체신호를 감지하는 웨어러블 기기는 신체의 변형에도 성능 변화가 없는 전극을 하나의 신축성 기판 상에 집적해 왔다. 그러나 신체 구조나 크기가 남녀노소 및 인종 별로 다르기 때문에 개인별로 전체 시스템을 매번 새로이 설계하고 제작해야 하는 기술적 한계가 있었다.

이에 연구팀은 신호처리 회로, LED 디스플레이, 고민감도 센서, 신축성 전극 등 기능별로 모듈화된 유연 블록을 제작함으로써 사용자가 자신의 신체 부위에 맞게 센서나 전극의 크기를 조절하고 원하는 곳에 웨어러블 기기를 직접 만들 수 있는 기술을 개발했다.

유연 회로 블록은 플라스틱 기판 상에 잉크젯 프린팅을 통해 은 전극을 인쇄하고, 반도체칩이나 LED등을 집적해 설계했다. 여기에 신축성 기판 상에 관절 구부림 감지 센서를 형성한 유연 센서 블록을 제작했다.

이와 함께 신호처리 회로 블록, 디스플레이 블록, 구부림 센서 블록, 신축성 전극 블록 등 주요 기능을 갖는 유연 모듈화 블록을 이용해 사용자의 신체 부위 위에서 산소 플라즈마 처리를 통한 접착 기술로 수 분 내에 전체 웨어러블 기기를 바로 조립할 수 있는 방법을 제시했다.

연구팀은 이러한 방식으로 손 마디의 관절 위치와 크기가 다른 다양한 사용자들의 손에서 관절의 움직임을 감지하는 신체부착형 기기를 제작했다. 그 결과 기존의 기기들에 비해 관절의 움직임을 높은 정확도와 향상된 성능으로 감지했다.

서울대 홍용택 교수는 “개인마다 다양한 신체 비율과 크기에 따라 매번 새로이 전체 시스템을 설계해야 하는 기존 신체부착형 기기 제작 기술의 한계를 극복하기 위해 이 연구를 시작했다”며, “사용자별 맞춤형 기기를 제작할 수 있는 DIY(Do It Yourself) 웨어러블 기술의 시대를 열 것”이라고 전했다.

본 연구 결과는 세계적인 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 온라인 게재됐으며, 표지 이미지로도 선정됐다. 이번 연구는 나노기반 소프트일렉트로닉스 연구단과 인간 중심 소프트 로봇 기술 연구 센터의 지원으로 진행됐다.

서울대 전기·정보공학부 홍용택 교수팀: (왼쪽부터) 홍용택 교수, 윤재영 연구원, 주윤식 박사, 변정환 박사