FPC 기반의 플렉시블 촉각 센서 개발 :: Today

`플렉시블(flexible) 촉각 센서`나 `Stretchable FPC`, `3D 성형 FPC` 등 FPC(flexible printed circuits) 기반의 신기술을 일본 Mektron이 개발하였다. 특히 박형(薄型) 센서 구조체를 FPC에 내장한 플렉시블 촉각 센서나 이 센서를 이용하여 시범 제작한 촉각 글로브가 주목을 끌고 있다.

플렉시블 촉각 센서는 기존 FPC 제조 공정을 이용하여 내부에 박형 센서 구조체를 만들어 제작한 것이다. 구조는 전극을 형성한 기본 필름과 새롭게 개발한 감압 재료를 중첩하여 내부를 중공(中空)으로 하였다. 유연한 시트상의 상부(가동부)에 가압되면, 압력에 따라 저항값이 크게 변화하여 그 강도나 장소를 검지하는 구조라고 한다. 내부에 설치된 절연막에 의해 어느 일정 범위의 중공이 유지되고 있어 시트를 굽혀도 오검지하기 어려운 구조로 하였다.

일반적인 압력 센서는 가하는 힘이 어느 레벨을 넘으면 출력되는 저항값은 일정하게 되지만 새롭게 개발한 감압막은 압력 범위가 넓고 압력 검지 능력이 우수하다고 한다. 예를 들면 센서 소자 사이즈가 0.35×1.10 mm로 모듈당 센서수가 32개 이상인 경우로 압력 범위는 10 gf/cm2~수 kgf/cm2라는 연구 성과가 보고되고 있다. 다만 센서 시트의 상부에 보호용 필름 등을 적층하는 경우 그 소재에 의해서 감도가 저하할 가능성은 있다. 그리고 시범 제작한 압력센서는 4 mm 피치로 센서 소자를 형성한 촉각 센서이지만, 2 mm 피치로 센서 소자를 형성하는 것도 가능하다고 한다.

플렉시블 촉각 센서의 또 하나의 큰 특징은 통상 FPC 제조 공정을 그대로 이용할 수 있다는 점이다. 이로 인해 촉각 센서의 대면적화나 대량생산을 준비하고 있어 2014년도 내 양산화를 목표로 하고 있다고 한다.

플렉시블 촉각 센서를 글로브 형태로 가공하여 손바닥용, 간접수(間接數)의 차이에 따라 엄지용과 그 이외의 손가락용 3개의 파트를 만들어 나누고 이것을 조합하여 합계 1,000포인트의 센서 소자로 구성되는 촉각 글로브를 시범 제작했다. 로봇 팔나 의수 등의 용도를 목표로 하고 있다고 한다. 또한 가압 검지 매트리스, 스마트폰의 입력 인터페이스를 비롯하여 웨어러블 기기나 의료, 로봇, 자동차 등 다양한 분야/용도에 응용할 수 있을 가능성이 높다고 한다.

그리고 플렉시블 촉각 센서 기술은 그 구조나 관련하는 소프트웨어도 포함하여 산업 종합 기술 연구소(AIST)나 도쿄(Tokyo) 대학과 공동으로 개발하여 FPC에 의한 시범제작/제조를 Mektron이 담당할 예정이라고 한다.

* 자료 - KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』