11월 과학기술인상, 명지대학교 정상국 교수 선정

- 자율주행용 센서를 위한 전자식 자가세정 유리 개발

과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 ‘과기정통부’)와 한국연구재단(이사장 이광복, 이하 ‘연구재단’)은 이달의 과학기술인상 11월 수상자로 명지대학교 기계공학과 정상국 교수를 선정했다고 지난달 1일 밝혔다.
  ‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 상이다.
  과기정통부와 연구재단은 정상국 교수가 자율주행 자동차의 광학센서에 묻은 오염물을 효과적으로 제거하는 전자식 자가세정 유리를 개발하여 미래 산업 발전과 국민의 삶의 질 향상에 기여한 공로를 높이 평가했다고 밝혔다.
  자율주행 자동차에 장착된 카메라나 라이다 센서와 같은 광학센서는 자동차의 ‘눈’ 역할을 수행하는 핵심부품이다. 하지만 차량은 다양한 외부환경에서 구동하기 때문에 광학센서 표면에 빗물, 서리, 눈, 기름과 같은 오염물이 발생하면 광학센서가 수집한 정보를 기반으로 구동하는 차량의 전자장치 시스템에 오류가 발생할 수 있다.
  기존 광학센서용 세정기술은 와이퍼와 같은 기계식 유체분사장치와 발열 전극층을 이용한 발열필름이 있다. 기계식 방식은 노즐, 세척액, 와이퍼, 구동모터 등 크고 무거운 구동부가 필요해 소형화가 어렵고, 발열 필름은 발열 시 소모전력이 크고 구동속도가 느려 빗물 등의 실시간 세정이 불가능하다.
  정상국 교수는 전기습윤(electrowetting) 원리를 응용해 차량 주행 중 광학센서 표면에 발생한 오염물을 효율적으로 제거하는 전자식 자가세정 유리를 개발하였다.
  전자식 자가세정 유리는 패턴이 새겨진 투명 전극을 소수성 절연막으로 코팅한 간단한 구조이지만 전기적 진동을 이용해 오염물을 빠르게 제거할 수 있다. 또한 구동장치가 필요 없어 소형화가 용이하고 내구성이 우수하며 낮은 소모전력(< 12mV)과 빠른 세정 속도(<1s), 높은 세정 효율(>95%)이 장점이다.
  연구결과는 2016년 IEEE 국제학회(MEMS)와 2017년 2월 국제학술지 센서와 액추에이터 B(Sensors and Actuators B)에 발표됐으며, 관련기술로 40건 이상의 국내외 특허가 출원 및 등록되었다. 또한 정상국 교수는 ㈜마이크로시스템을 창업하여 차량 및 자율주행용 카메라뿐만 아니라 영상감시 카메라, 차량 전면 및 건축용 유리 등 다양한 산업분야에서 자가세정 기술의 상용화를 추진하고 있다. 본 기술이 적용된 감시 카메라는 미국 가전 박람회 CES2023에서 최고 혁신상을 수상하였다.
  정상국 교수는 “이번 연구는 센서 표면의 액체를 전기적으로 제어하는 창의적 원천기술을 상용화한데 의의가 있다”라며 “앞으로도 꾸준한 연구개발을 통해 안전하고 편리한 자율주행과 스마티시티 환경 조성의 기반을 제공하고 악천후와 같은 공공의 현안 해결에 기여하겠다”라고 밝혔다.

[주요 연구성과 설명]

< 자율주행용 센서를 위한 전자식 자가세정 유리 개발 >

ㅇ 세계 최초의 전자식 자가세정 유리를 이용한 카메라 렌즈 표면의 빗물 제거

미래형 자동차산업에서는 자율주행 자동차 등에서 차량의 ‘눈’ 역할을 수행하는 카메라, 라이다 센서와 같은 광학센서들이 핵심부품으로 사용된다. 하지만 차량은 다양한 환경에서 구동되기 때문에 센서 표면에는 빗물, 김서림, 눈, 기름과 같은 오염물들이 발생하며 이는 센서를 기반으로 하는 차량의 전자장치 시스템에 오류를 야기한다. 이에 연구진은 별도의 기계적 구동장치가 필요 없고 낮은 소모 전력으로 센서 표면에 발생한 다양한 오염요소들을 빠르고 효율적으로 제거할 수 있는 전자식 자가세정 유리를 개발함으로써 안전한 자율주행 및 스마트시티 환경 조성에 기여하였다. 전자식 자가세정 유리는 그 표면에 오염물이 발생하면 기판 위의 투명 전극을 통해 전기 신호의 변화를 감지하여 오염을 감지하고 이러한 오염물을 제거하기 위해 전극에서 특정한 전기 신호를 발생시켜 표면에 묻어있는 오염물을 전기적 진동으로 제거한다.

ㅇ 전자식 자가세정 유리 기술의 다양한 적용
전자식 자가세정 기술은 차별화된 혁신성과 높은 적용성으로 차량 및 자율주행용 카메라뿐만 아니라 영상감시 카메라, 차량 전면 및 건축용 유리 등 다양한 산업분야에도 적용될 수 있어 미래 시장의 파급효과가 매우 높을 것으로 기대된다. 이에 정상국 교수는 10여 년의 연구개발로 확보한 창의적 원천기술을 바탕으로 산업이 직면한 기술적 문제를 실질적으로 해결하고 보다 많은 사람이 차세대 기술의 혜택을 누릴 수 있도록 ㈜마이크로시스템을 설립하였다.

정상국 교수
- 명지대학교 기계공학과 학사
- 포항공과대학교 기계공학과 석사
- 피츠버그대학교(University of Pittsburgh) 기계공학과 박사
- 삼성전기 연구원
- 텍사스대학교(University of Texas) 교환교수
- 현재 첨단미세유체공학연구소 연구소장
- 현재 ㈜마이크로시스템 대표이사
- 현재 명지대학교 기계공학과 교수

전문 분야
o 미세전자기계시스템(Micro Electro Mechanical Systems)
 o 미세유체역학(Microfluidics)
 o 초소형 바이오로봇(Micro biorobot)

[수상자 정상국 교수 인터뷰]

자율주행 자동차는 미래 자동차산업의 대표주자입니다. 이미 고속도로 같은 일정 조건에서 사람의 개입 없이 자동운전이 가능한 레벨3 자율주행 시대가 본격적으로 전개되고 있습니다. ‘자율주행시스템’에 의한 안정적 운행이 가능하려면 자동차의 ‘눈’ 역할을 하는 광학센서의 신뢰성 유지가 중요한데요. 명지대학교 정상국 교수는 악천후에도 자율주행 자동차의 맑고 깨끗한 눈을 지켜줄 전자식 자가세정 유리를 개발했습니다. 나아가 더욱 많은 사람이 기술의 혜택을 누릴 수 있도록 오랫동안 연구 개발해온 원천기술을 바탕으로 교원창업하여 차별화된 제품과 서비스를 제공하며 국내 자동차산업 발전에 기여하고 있습니다. 그는 새로운 것을 개발하는 연구자이자 미래 세대에게 영감을 주는 교수이고 세상을 바꾸는 기업가이기도 합니다. 과학을 통해 더 큰 세상을 만난 정상국 교수 연구이야기를 소개합니다.

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