정예환 한양대 교수 연구팀이 늘리거나 줄여도 무선통신 성능을 유지하는 신축성 웨어러블 무선통신 기술을 개발했다. 사진 한양대

과학기술정보통신부는 한양대학교 정예환·유형석 교수 공동연구팀이 세계 최초로 고무처럼 형태를 변형해도 무선통신 성능을 유지하는 전자피부를 개발하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.

이번 연구는 과기부의 기초연구사업(우수신진연구) 등의 지원을 받아 이뤄졌다. 연구 성과는 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 22일(현지시간) 게재됐다.

전자피부는 딱딱한 전자 소자를 유연하게 만들어 사람 피부에 부착하면 인체 신호를 측정할 수 있는 기술을 말한다.

전자피부 기술을 기반으로 한 웨어러블(착용형) 기기는 의료와 건강관리 등 다양한 분야에서 활발히 적용되고 있다. 웨어러블 기기가 제대로 동작하려면 신축성을 갖는 무선 주파수(RF) 소자와 회로가 필수적이다.

하지만 무선주파수 회로는 고주파에서 동작하는 특성상, 조금만 늘어나거나 구부러져도 작동 주파수 대역이 변해 통신이 끊기거나 전력 송수신 효율이 급격히 낮아지는 한계가 있었다.

따라서 피부 표면과 같이 물리적으로 변화하는 환경에서 제 기능을 수행하려면 신축성을 가지면서 어떠한 조건에서도 무선통신 성능을 유지하는 기술개발이 필요하다. 물리적인 변형에도 무선통신 성능이 유지되려면 변형된 크기에 맞게 회로 기판의 전기적 특성도 바뀌어야 한다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 새로운 회로 기판을 개발했다. 연구팀은 신축성을 가진 고무 재질의 기판에 세라믹 나노입자를 혼합하고, 나노입자가 무리지어 조립되는 공정을 통해 무선통신 성능을 유지하는 기판 개발에 성공했다. 세계 최초의 기술이다.

연구팀은 이를 응용해 그동안 구현하지 못했던 90m 이상의 장거리에서도 무선으로 통신이 가능한 전자피부도 개발했다. 개발된 전자피부는 뇌파, 신체 움직임, 피부온도, 근육 신호 등 인체에서 나오는 신호들을 원거리에서도 무선으로 정확히 측정할 수 있음을 확인했다.

정 교수는 “이번에 개발한 신축성 웨어러블 무선통신 기술은 무선 기능이 필요한 다양한 신축성 시스템에 적용될 수 있다”며 “차세대 통신 기술인 6G 이동통신 기능을 탑재한 신축성 무선 웨어러블 기기 개발에도 착수했다”고 밝혔다.

이 기사는 구글의 생성형 AI를 기반으로 중앙일보가 만든 AI 시스템의 도움을 받아 작성했습니다.