경기도 산·학 협력 지원 통해 차세대 웨어러블 화학 센서 연구 개발 박차

박테리아 및 식품 유해물질 검출용 IoT 형광리더기 및 카트리지 개념도(좌) 및 시작품(우).

성균관대학교 이내응 교수 연구실은 경기도 지역협력연구센터(Gyeonggi Regional Research Center·GRRC)의 지원을 받아 웨어러블 화학 센서의 연구 개발에 박차를 가하고 있다고 25일 밝혔다.

이 교수 연구실에 따르면 이 교수 등 연구진은 나노 및 신축성 소재를 기반으로 하는 센서 소자와 차세대 뉴로모픽 센서 개발을 중심으로 연구 활동을 펴고 있다.

지난 10년간 스마트 헬스, 환경 및 식품안전 등의 응용분야와 관련된 웨어러블 및 모바일 플랫폼에 적용할 수 있는 센서 소재, 소자 및 시스템 개발 연구를 진행해 왔다. 기업 및 타 대학 연구진과 협력하여 CMOS 이미지 센서 기반 휴대폰 결합형 및 사물인터넷(IoT) 형광리더기 및 센서 카트리지를 개발하여 식품 내 박테리아 및 유해물질 검출용 바이오센서 시스템을 개발 해 왔다. 또한 신체에 부착이 가능한 웨어러블 센서 시스템에 적용하기 위해 3차원 마이크로 패턴 기판을 비롯한 응력흡수 신축성 기판 상에 신축성 온도, 변형률, 압력, 가스 및 바이오 센서 등의 신체피부에 부착 가능한 센서 기술을 개발하고 여러 건의 관련 기술을 특허를 등록했다.

이 교수 연구실은 센서 연구에 관한 전문성을 바탕으로 현재 차세대 센서인 뉴로모픽 센서 연구에 집중하고 있다. 뉴로모픽 센서란 인간의 감각 수용체 세포와 시냅스를 포함한 인간 감각 기관의 기계적 물성(신축성), 구조 및 기능을 통합적으로 모방하여 복합적 지능성이 내재된 센서를 가리킨다. 기존의 센서들이 자극 검지밖에 못 했다면 뉴로모픽 센서는 센서 자체에서 자극 검지와 더불어 정보의 전 처리 기능을 수행할 수 있다. 뉴로모픽 센서는 센서 자체의 정보 전 처리 기능을 제공하여 인간 두뇌의 감각 신호처리 기능을 모방한 뉴로모픽 프로세서에 효율적으로 연계되어 사용할 수 있기 때문에 차세대 센서로 각광받으며 향후 다양한 관련 연구가 예상된다.

이 교수 연구실은 특히 GRRC의 지원 하에 웨어러블 화학 센서의 연구 개발에 공을 들여, 개발된 센서의 어레이(Array)화를 통해 환경 유해 가스 감지 및 인체 질병 검출에 활용이 가능한 화학 센서 개발을 목표로 연구 활동에 매진 중이다. 아울러 다중 감지 신호를 딥러닝 기술을 통해 처리하고 분석할 수 있는 시스템 구축까지 나아가려 한다.

이 교수 연구실은 GRRC의 지원을 통해 ‘Room-temperature-operated fast and reversible vertical-heterostructure-diode gas sensor composed of reduced graphene oxide and AlGaN/GaN’ 라는 제목의 유해가스 감지센서 논문을 발표했다. 연구진은 향후 기업과의 연계를 통해 웨어러블 유해가스감지센서 제품 사업화가 가능할 것으로 보고 있다.

한편 경기도 지역협력연구센터(GRRC) 사업은 경기도가 연구개발 인력이 부족한 중소기업을 지원하기 위해 도내 대학 연구소와 중소기업을 연결, 기술개발 활동을 지원하는 산·학 협력모델이다. 도는 2017년부터 이번 연구를 맡은 성균관대학교 융복합 센서 소재공정 플랫폼 센터 (성균관대학교 지역협력연구센터(GRRC))에 3년 간 도비 16억3000만 원을 지원해 연구를 도왔다.

박해식 동아닷컴 기자 pistols@donga.com