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머리카락 이용해 습도 측정한다

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머리카락 이용해 습도 측정한다

2019.05.02 12:00
이정철 KAIST 기계공학과 교수 연구팀은 머리카락 기반의 기계공진기를 활용해 정밀하게 습도를 측정하는 기술을 개발했다. 해당 기술을 통해 머리카락 주인의 건강상태 분석과 같은 응용이 가능할 것으로 기대를 모은다. 한국연구재단 제공
이정철 KAIST 기계공학과 교수 연구팀은 머리카락 기반의 기계공진기를 활용해 정밀하게 습도를 측정하는 기술을 개발했다. 해당 기술을 통해 머리카락 주인의 건강상태 분석과 같은 응용이 가능할 것으로 기대를 모은다. 한국연구재단 제공

사람의 머리카락을 이용해 정밀하게 습도를 측정하는 기술이 개발됐다. 해당 기술을 통해 머리카락 주인의 건강상태 분석과 같은 응용이 가능할 것으로 기대를 모은다.


이정철 KAIST 기계공학과 교수 연구팀은 머리카락 기반의 기계공진기를 활용해 정밀하게 습도를 측정하는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다. 기계 공진기는 약간의 힘으로 큰 진동을 일으키는 공진현상을 이용해 특정 주파수나 진동을 끌어내는 장치다.


머리카락은 주성분인 케라틴 단백질로 인해 습한 환경에서 팽창하는 성질이 있다. 상대 습도가 0%에서 100% 증가하면 약 2% 이하의 머리카락 길이가 증가한다. 이에 머리카락 길이 변화를 측정하면 습도의 변화를 파악할 수 있다. 하지만 머리카락 길이를 직접적으로 측정하는 것은 반응 속도가 느리고 지속적으로 수치를 보정해야 해 정밀한 계측 수단으로 쓰일 수 없다.


연구팀은 이런 한계를 해결하기 위해 머리카락으로 기계공진기를 제작했다. 머리카락이 기타 줄처럼 팽팽하게 고정되고 광학적 측정을 위해 금을 부착시켰다. 머리카락 길이가 아닌 공진 주파수를 측정했다. 공진 주파수는 물체가 자유진동할 때 일어나는 고유 진동수와 거의 유사한 진동수를 뜻한다. 


연구팀은 습도가 증가하면 머리카락이 길어지며 머리카락 공진기 내부의 인장력이 감소되고 공진 주파수가 감소하는 것을 확인했다. 또 습도 증가는 공진기의 관성 크기도 증가시켜 공진 주파수를 감소하는 것으로 나타났다.


이 교수는 “생활쓰레기로 여겨지는 머리카락을 이용해 신속하고 정밀하게 습도를 측정할 수 있는 센서를 제작한 친환경적인 연구”라며 “습도 외에 머리카락의 물성에 영향을 미치는 다른 환경 인자를 측정하는 센서 및 머리카락의 물성 측정을 통한 사람의 건강 상태와 질병 분석에도 활용될 것”이라고 밝혔다.


이번 연구결과는 국제학술지 ‘센서스 앤 액추에이터스’ 지난달 23일자에 발표됐다. 

 

그림 3(a) 는 머리카락 공진기의 주파수 측정을 위한 광학 측정 장비와 습도 조절 챔버의 개략도이다. 그림 3(b)는 상대 습도가 57에서 24 %로 감소할 때 머리카락 공진기의 정규화 된 진폭 스펙트럼을 보여주며, 이는 그림 3(c)와 같이 나타나게 된다. 한국연구재단 제공
그림 3(a) 는 머리카락 공진기의 주파수 측정을 위한 광학 측정 장비와 습도 조절 챔버의 개략도이다. 그림 3(b)는 상대 습도가 57에서 24 %로 감소할 때 머리카락 공진기의 정규화 된 진폭 스펙트럼을 보여주며, 이는 그림 3(c)와 같이 나타나게 된다. 한국연구재단 제공

 

 

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