국내 연구진이 터치스크린에 손가락이 닿는 위치와 힘을 동시에 인식할 수 있는 차세대 3D 터치 기술 개발에 성공했습니다.
서울대 기계공학과 고승환 교수 연구팀은 은 나노 소재를 특수한 방법으로 가공해 터치 위치와 압력 정보를 동시에 인식할 수 있는, 투명하고 유연한 차세대 3D 터치 기술을 개발했다고 2일 발표했습니다.
기존에 애플이 3D 터치를 시도했을 때, 스마트폰의 작동 방식을 한 차원 높여줄 획기적인 개념으로 기대를 모았지만 센서의 정확도, 투명도, 유연성이 부족해 기대만큼 활용되지 않고 있습니다. 기존에는 터치 패널과 압력 센서를 단순 조합한 방식으로 만들어졌기 때문입니다.
터치 패널과 압력 센서의 단순 조합 방식이 아닌, 하나의 센서가 두 가지 정보를 동시에 인식하는 새로운 소자설계 기법으로, 3D터치 기술의 정확도, 투명도, 유연성을 크게 높이게 됐습니다. 터치스크린에 입력할 수 있는 정보의 차원을 한 단계 높인 3D 터치 기술의 활용도가 크게 늘어날 것으로 기대됩니다.
서울대 연구팀은 위치 인식과 압력 인식을 하나의 소자에 통합했습니다. 전극 표면에 레이저로 미세한 물결 모양을 만들어 압력을 감지하게 한 것입니다. 손가락으로 센서를 누를 때 전극의 독특한 표면 형상이 압력을 전기 신호로 변환하게 만든 것입니다.
개발된 3D 터치 센서는 은 나노 소재를 활용했습니다. 투명하고 유연한 기판 위에서 제작할 수 있는 소재이므로 곡면 디스플레이, 사람의 피부와 같은 휘어지는 환경에서 센서를 사용할 수 있습니다.
연구팀은 센서 구조에 따른 출력을 정확하게 예측하는 모델을 개발하고, 섬세한 레이저 제어기술로 목표한 패턴을 형성하는 기술을 개발하는 데 성공했습니다.
연구팀은 개발한 센서를, 간단한 블루투스 모듈을 활용해 팔 피부에 부착한 뒤 손가락으로 누르는 힘을 조절해 3D 스프링, 높은음자리표, 별 모양과 같은 다양한 3D형상을 그려냈습니다.
연구팀은 이 기술을 개발하는 과정에서 '레이저 열 모세관 유동에 의한 전극 표면 형태, 구조 형상과 센서 출력간의 관계'를 엄밀한 물리 모델을 사용해 성공적으로 예측했으며 이러한 접근법은 향후 센서 연구 및 미세 열 전달 연구 분야에서 큰 파급력을 가질 것으로 기대했습니다.
고승환 교수는 “이 연구는 은 나노 소재에 레이저 공정을 적용해 기존 기법으로 만들어낼 수 없는 미세 물결 구조를 형성한 것”이라며, “이러한 구조의 투명하고 유연한 3D 터치는 앞으로 각광받을 곡면 디스플레이, 웨어러블 전자기기의 혁신적인 입력 장치로 활용될 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했습니다.
이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 기초연구사업의 지원으로 수행됐습니다. 논문은 `네이쳐 커뮤니케이션스' 에 6월 13일 게재됐습니다.
[진행 = 홍수연 아나운서]
