[사이테크 플러스] 손가락 습도 감지해 색깔 변하는 비접촉식 디스플레이 개발

연세대 박철민 교수 "압력·온도·습도 등 변화 감지해 색깔로 보여주는 광학피부도 가능"

국내 연구진이 스크린에 손가락을 직접 접촉하지 않고 가까이 대기만 해도 거리에 따라 색깔이 변하는 비접촉식 인터랙티브 디스플레이를 개발했다.

연세대 신소재공학과 박철민 교수와 화공생명공학과 고원건 교수 연구팀은 23일 스크린과 손가락의 3차원 거리 정보를 색깔 변화로 알 수 있는 새로운 비접촉식 인터랙티브 디스플레이를 개발했다고 밝혔다.

반사형 디스플레이의 일종인 하이드로겔 구조색(structural color) 소재 기술을 기반으로 손가락의 3차원 거리변화가 가시광선 전 영역 색깔로 구분될 수 있는 소자를 개발한 것이다.

한국연구재단 미래소재디스커버리 사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 등으로 수행된 이 연구 결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances)에 게재됐다.

연구팀은 사람 손가락과 주변 공간의 습도가 소자와의 거리에 따라 변한다는 사실에 주목, 손가락을 가까이 대면 소자가 손가락에서 나오는 수분을 흡수해 구조가 변하면서 선택적으로 특정 파장의 색을 반사하는 하이드로겔 구조색을 개발했다.

손가락 주변 습도는 손가락을 소자 표면에 가까이 가져갈수록 높아지고 하이드로겔 구조체에 흡수되는 수분도 많아져 구조가 많이 변하면서 특정 색깔의 빛을 반사하게 된다.

반사하는 빛의 색깔은 흡수되는 수분량에 따라 달라진다.

실제로 개발된 디스플레이에 손가락을 대지 않고 표면에서 1~15㎜ 거리를 움직이면서 실험한 결과 손가락과 스크린 간 거리 변화가 다양한 색의 변화로 표시되는 것으로 나타났다.

연구팀은 구조색 기반의 3차원 거리 정보 인터랙티브 디스플레이는 구조에 따른 빛의 선택적인 반사에 기반을 두고 있어 별도 광원 없이 주변 빛만으로 시각적인 정보를 얻을 수 있기에 에너지 효율 측면에서 장점이 있다고 설명했다.

또 상온에서 적용할 수 있는 용액공정에 기반을 두고 있고 기존 잉크젯 프린팅과도 접목이 가능해 향후 개인이 직접 디자인하고 표시할 수 있는 맞춤형 디스플레이 같은 방식으로 산업적으로 개발될 수 있을 것으로 기대했다.

박철민 교수는 "향후 압력과 온도, 습도 등을 감지하는 인간의 피부 기능을 모사하면서 이들 기능을 직접 색으로 보여주는 새로운 광학 전자피부(photonic e-skin) 개발도 가능할 것"이라며 "현재 이 기술을 확장해 구조색 기반의 온도 감지 및 표시가 가능한 인터렉티브 디스플레이를 개발하고 있다"고 말했다.

/연합뉴스