투명도·유연성 확보
디스플레이·웨어러블
입력장치 활용 기대
터치 위치와 압력 정보를 동시에 인식할 수 있는 차세대 3D 터치 기술이 개발됐다.
3D 터치는 터치스크린에 손가락으로 누르는 힘의 세기를 인식해서 동작하는 기술이다. 획기적인 기술로 기대를 모으며 스마트폰 등에 도입됐지만, 다양한 전자기기에서 활용되기에는 정확도, 투명도, 유연성이 부족했다. 기존 3D 터치 기술은 터치 패널과 압력 센서의 단순한 조합이기 때문에 이와 같은 한계가 있었다.
이에 고승환 서울대학교 연구팀이 위치와 압력 정보를 동시에 인식할 수 있는 투명하고 유연한 차세대 3D 터치 기술을 개발했다.
연구팀은 위치 및 압력을 하나의 소자로 측정함으로써 기존의 기술보다 정확하고, 투명도와 유연성도 갖춘 3D 터치 장치를 개발했다.
개발된 3D 터치 센서는 은(silver) 나노 소재가 활용됐다. 투명하고 유연한 기판 위에서 제작할 수 있는 소재이므로 곡면 디스플레이, 사람의 피부와 같은 휘어지는 환경에서 센서를 사용할 수 있다.
기술의 핵심은 레이저를 통해 전극에 미세한 물결 모양을 제작해 위치와 압력을 동시 측정하는 점이다. 손가락으로 센서를 누를 때 전극의 독특한 표면 형상 덕분에 압력의 세기를 감지할 수 있다.
고승환 교수는 “이 연구는 은 나노 소재에 레이저 공정을 적용하여 기존 기법으로 만들어낼 수 없는 미세 물결 구조를 형성했다”며 “이러한 구조의 투명하고 유연한 3D 터치는 앞으로 각광받을 곡면 디스플레이, 웨어러블 전자기기의 혁신적인 입력 장치로 활용될 것으로 기대된다”라고 설명했다.
기존의 3D 터치 시스템은 터치 패널과 압력센서의 단순 조합으로, 대략적인 압력을 간접적으로 측정할 수밖에 없었다. 이러한 방식은 애플에서 시도했으나 전자장비와의 직관적인 소통이 어려웠다.
또한 압력센서를 여러 개의 행렬로 배치해 3D 터치를 구현한 시도도 있었으나, 단위 압력센서 개수와 필요한 연결 도선이 비례하므로 정확한 측정을 위해 해상도를 늘리면 시스템의 복잡도가 동시에 증가하는 단점이 있었다. 아울러 스타일러스(stylus, 터치스크린에 그리는 펜 모양의 장치)와 같은 외부 장비를 활용하는 방식은 민감도 및 해상도에서는 강점이 있지만 값비싼 외부 장비가 필요하다는 단점이 있다.
연구진에 따르면, 이 연구는 지금까지 존재하지 않았던 위치 압력 정보를 독립적으로 측정할 수 있는 신개념 센서를 개발한 것이다. 기존의 2개 이상의 센서를 가져다 겹쳐놓은 방식이 가지고 있는 뚜렷한 한계점을 극복해서 3D 터치 기술의 전파 및 발전에 기여를 할 것으로 기대된다.
투명하고 유연하기 때문에 사람피부, 곡면 디스플레이 등과 같은 기존의 센서들을 적용 할 수 없는 다양한 환경에서 구동 가능해, 다른 분야의 시스템과 통합을 통해 새로운 시너지 효과를 발휘 할 것으로 보인다.
레이저 열 모세관 유동에 의한 전극 표면 형태, 구조 형상과 센서 출력간의 관계를 엄밀한 물리 모델을 사용해 성공적으로 예측한다. 이러한 접근법은 향후 센서 연구 및 미세 열 전달 연구 분야에서 큰 파급력을 가질 것으로 전망된다.
