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[실시간뉴스]고무처럼 늘어나도 통신 성능 그대로…신축성 기판소재 개발

온카뱅크관리자

2024-05-23 00:04:12

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 한양대 정예환·유형석 교수팀, 국제학술지 '네이처' 게재 
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 <img alt="정예환·유형석 교수팀이 개발한 고무처럼 늘어나도 무선통신 성능을 유지하는 기판 [정예환 교수 제공. 재판매 및 DB 금지]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/23/yonhap/20240523000011201twii.jpg" data-org-width="1186" dmcf-mid="uas8GerR3s" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/23/yonhap/20240523000011201twii.jpg" width="658">
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 정예환·유형석 교수팀이 개발한 고무처럼 늘어나도 무선통신 성능을 유지하는 기판 [정예환 교수 제공. 재판매 및 DB 금지]
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 (서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 국내 연구진이 세계 처음으로 고무처럼 늘리거나 줄여도 무선통신 성능을 유지하는 기판 소재 개발에 성공했다.
 무선통신 회로는 늘어나는 정도에 따라 주파수가 바뀌는 문제가 있었는데 이를 해결하면서 전자피부 등 신축성 웨어러블 기기에도 무선통신을 본격 활용할 수 있으리란 기대가 나온다.
 과학기술정보통신부는 한양대 융합전자공학부 정예환 교수와 전기생체공학부 유형석 교수 공동연구팀이 고무처럼 형태를 변형해도 무선통신 성능을 유지하는 전자피부를 개발해 22일(현지 시각) 국제학술지 '네이처'에 발표했다고 밝혔다.
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 <img alt="'고무처럼 늘려도 무선통신 성능이 유지되는 전자 피부 개발' (세종=연합뉴스) 배재만 기자 = 한양대 융합전자공학부 정예환 교수가 22일 정부세종청사에서 형태를 변형해도 무선통신 기능이 그대로 유지되는 세계 최초 신축성 웨어러블 무선통신 시스템 개발에 관해 설명하고 있다. 이 내용은 네이처지에 'Strain-Invariant Stretchable Radio-Frequency Electronics'(변형 불변 신축성 무선주파수 전자 기기)란 이름으로 발표됐다. 2024.5.23" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/23/yonhap/20240523000011508ikvw.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="7wrfWMDx0m" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/23/yonhap/20240523000011508ikvw.jpg" width="658">
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 '고무처럼 늘려도 무선통신 성능이 유지되는 전자 피부 개발' (세종=연합뉴스) 배재만 기자 = 한양대 융합전자공학부 정예환 교수가 22일 정부세종청사에서 형태를 변형해도 무선통신 기능이 그대로 유지되는 세계 최초 신축성 웨어러블 무선통신 시스템 개발에 관해 설명하고 있다. 이 내용은 네이처지에 'Strain-Invariant Stretchable Radio-Frequency Electronics'(변형 불변 신축성 무선주파수 전자 기기)란 이름으로 발표됐다. 2024.5.23
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 의료나 건강관리 등 다양한 분야에서 쓰이는 전자피부 기반 웨어러블 기기는 외부와 통신하고 전력을 전송받을 수 있는 무선 주파수(RF) 소자와 회로가 필수다.
 하지만 무선 주파수 회로는 늘어나거나 구부러지기만 해도 작동 주파수 대역이 변하는 문제가 있어 통신이 끊기거나 전력 송수신 효율이 급격히 낮아지는 게 문제였다.
 이런 문제를 감안해 회로 구조를 설계해도 교류 신호를 전달하는 기판의 전기적 특성 때문에 성능이 떨어지는 현상이 그대로 남아 있었다.
 정 교수는 "작동 주파수가 2.4기가헤르츠(㎓)인 블루투스 회로의 경우 30%만 느려도 주파수가 1.7㎓로 떨어진다"며 "디자인을 접목해도 1.9㎓까지 떨어지는 것으로 나타났다"고 설명했다.
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 <img alt="연구팀이 개발한 기판(왼쪽)과 내부에 세라믹 나노입자가 뭉쳐있는 모습 [장예환 교수 제공. 재판매 및 DB 금지]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/23/yonhap/20240523000011693mjfa.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="z0CQZiOJUr" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/23/yonhap/20240523000011693mjfa.jpg" width="658">
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 연구팀이 개발한 기판(왼쪽)과 내부에 세라믹 나노입자가 뭉쳐있는 모습 [장예환 교수 제공. 재판매 및 DB 금지]
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 이를 극복하기 위해 공동 연구팀은 RF용 신축성 기판을 개발하기로 하고, 신축성을 가진 고무 재질 소재에 세라믹 나노입자를 섞은 후 나노입자가 기판 내부에서 뭉치며 조립되는 공정을 적용한 기판을 개발했다.
 이 기판은 고무 소재에 수백 마이크로미터(㎛, 100만분의 1m) 크기로 구형으로 뭉친 세라믹 나노입자 덩어리가 박힌 형태로, 기판을 당김과 동시에 덩어리가 찌그러지면서 기판의 유전율(물질에 전기장을 걸 때 전기장이 변하는 비율)이 떨어진다.
 이런 특성을 회로의 주파수 대역과 맞춰 회로가 휘어질 때 생기는 주파수 변화를 유전율 변화가 보완함으로써 회로가 송수신하는 주파수 대역을 유지해 주는 것이다.
 어떤 방향으로 30%까지 늘려도 성능을 그대로 유지하며, 열전도도도 높아 발열 문제도 해결했다고 연구팀은 설명했다.
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 <img alt="연구팀이 개발한 웨어러블 전자피부 [장예환 교수 제공. 재판매 및 DB 금지]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/23/yonhap/20240523000011877bfdd.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="q9hx5nIi3w" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/23/yonhap/20240523000011877bfdd.jpg" width="658">
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 연구팀이 개발한 웨어러블 전자피부 [장예환 교수 제공. 재판매 및 DB 금지]
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 연구팀은 개발한 기판을 응용해 90m 이상 장거리에서도 무선 통신이 가능한 전자피부도 개발했다.
 이 전자피부는 기존 기술에서 측정이 어려웠던 뇌파나 신체 움직임, 피부온도 등 인체 신호를 원거리에서 측정하고 전송하는 데도 성공했다.
 정 교수는 "무선 기능이 필요한 다양한 신축성 시스템에 적용될 수 있다"며 "차세대 통신 기술인 6G 이동통신 기능을 탑재한 신축성 무선 웨어러블 기기 개발에도 착수했다"고 말했다.
 shjo@yna.co.kr
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