나노기술 및 정책 정보

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도쿄(東京)공업대학 과학기술창성연구원, 이화학연구소(RIKEN) 창발물성과학연구센터의 공동 연구그룹이 탄소나노튜브 막을 재료로 한 ‘테라헤르츠 카메라 패치 시트’를 개발, 측정 환경에 제약을 받지 않고 다양한 사물에 적용 할 수 있으며 모든 장소에서 품질 정보를 얻을 수 있는 자유도가 높은 유연한 비파괴 검사를 실현함.

사물 인터넷(IoT)화가 진행됨에 따라 제품의 안전성 등과 같은 신뢰성에 대한 요구가 높아지고 있음. 테라헤르츠 대역을 활용한 검사 기술은 측정 대상 내부의 형상·재질 정보를 비파괴로 측정할 수 있기 때문에 제품의 신뢰성을 보증하는 유력한 검사 방법으로서 실용화가 기대되고 있음. 그러나 기존의 테라헤르츠 검사 기술은 대규모 측정 시스템이 필요하여 로봇이나 인프라 시설을 가동 현장에 반입해야 하는 검사에 부적합했음.

연구진은 카메라 패치 개발에 필요한 기술인 ‘감지기의 소형화’와 ‘검출기의 2차원 배열화’를 열 디바이스 설계 및 자기 정합 성막 기술로 해결하고, 다양한 사물에 적용할 수 있는 테라헤르츠 카메라 패치 시트를 제작, 배관의 막힘 검사 및 수도관을 실시간 모니터링하는 데 성공함.

열 디바이스 설계의 관점에서 디바이스 구조를 최적화시키고, 전극의 불균형 구조화와 탄소나노튜브 필름 발열부의 가교 구조를 실행함으로써, 높은 검출 감도를 유지하면서 테라헤르츠 빛의 파장 크기까지 소자 크기를 소형화함. 또한, 레이저 가공된 폴리이미드 필름 위에서 탄소나노튜브 분산액을 떨어뜨려 마킹된 부분만을 여과시키고 자기 정합적으로 탄소나노튜브 자립 막 2차원 어레이를 성막함. 증착된 탄소나노튜브 자립 막 2차원 어레이를 바탕으로 테라헤르츠 카메라 패치 시트를 제작함.

본 기술은 인프라 시설에 통합 내장된 테라헤르츠 검사나 사람의 손 또는 로봇 팔에 장착하는 ‘웨어러블 휴대용 테라헤르츠 검사’를 실현할 것으로 기대되며, 미래의 IoT 사회를 지탱하는 센서 네트워크의 하나로서 활약할 것으로 전망됨.

본 연구 성과는 Advanced Functional Materials (A terahertz video camera patch sheet with an adjustable design based on self‐aligned, 2D, suspended sensor array patterning)에 게재됨.