머리카락 기반의 기계공진기를 통해 정밀하게 습도를 측정하는 기술을 개발한 이정철 교수, 윤여원 연구원의 연구는 센서 분야 대표적 국제학술지인 ‘센서스 앤 액추에이터스(Sensors and Actuators: B Chemical)’에 4월 23일 게재됐다.(자료제공=카이스트 이정철 교수 연구팀)

한국연구재단(NRF)은 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 이정철 교수와 윤여원 연구원이 머리카락 기반의 기계공진기를 통해 정밀하게 습도를 측정하는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.
 
머리카락은 습한 환경에서 팽창하는 성질이 있고 머리카락의 길이 변화를 측정하면 습도의 변화를 파악할 수 있다.

그러나 머리카락 길이의 직접적 측정법은 반응 속도가 느리고 지속적으로 수치를 보정해야 하기 때문에 정밀한 계측 수단으로는 활용될 수 없었다.
 
이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 머리카락으로 기계공진기를 제작해, 머리카락 길이가 아닌 공진 주파수를 측정했다. 
 
연구과정을 보면 머리카락을 이용한 기계공진기의 제작과 습도 측정을 위해 습도에 따른 머리카락의 변형 정도의 정량적인 측정과 머리카락 공진기의 습도 측정 성능 확인 등의 목표를 가지고 연구를 했다.
 

또 머리카락이 습도의 영향에 따라 길이 방향으로 변화하는 정도를 정량화하기 위해 원자현미경 (Atomic Force Microscope: AFM)을 사용해 습도 환경의 변화에 따른 머리카락의 길이 방향의 변형률을 측정했다.

이 연구결과에 의하면 습도 증가가 머리카락의 길이를 증가시키고, 이는 다시 머리카락 내부의 인장력을 감소시키게 되어 공진주파수를 감소시키는 경향을 관측했다.

또한 습도 증가는 기계공진기의 관성 질량을 증가시켜 이 또한 공진주파수의 감소에 영향을 끼침도 확인했다.
 
이정철 교수는 “일상에서 다량으로 배출되어 쓸모없는 생활쓰레기로 여겨지는 짧은 머리카락을 이용하여, 신속하고 정밀하게 습도를 측정할 수 있는 센서를 제작한 친환경적인 연구”라며, “습도 외에 머리카락의 물성에 영향을 미치는 다른 환경 인자를 측정하는 센서, 더 나아가서는 머리카락의 물성 측정을 통한 사람의 건강 상태 및 질병 분석에도 활용될 것”이라고 말했다.
 
이 연구는 과학기술정보통신부‧한국연구재단 기초연구사업의 지원으로 수행됐고, 센서 분야 대표적 국제학술지인 ‘센서스 앤 액추에이터스(Sensors and Actuators: B Chemical)’에 4월 23일 게재됐다.