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머리카락 진동수 파악해 습도 파악부터 건강상태 분석까지

신속·정밀하게 습도를 측정할 수 있는 센서 제작

머리카락 진동수 파악해 습도 파악부터 건강상태 분석까지 - 다아라매거진 기술이슈
머리카락 기계공진기의 개요와 제작방법


머리카락은 습한 환경에서 팽창하는 성질이 있어, 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.

최근, 사람의 머리카락 일부분을 이용한 습도 계측 기술이 훨씬 정밀하게 발전됐다. 이정철 교수(카이스트), 윤여원 연구원(한국과학기술연구원)이 머리카락 기반의 기계공진기를 통해 정밀하게 습도를 측정하는 기술을 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.

연구팀은 머리카락으로 기계공진기를 제작해, 머리카락 길이가 아닌 공진 주파수를 측정했다. 이 기계는 머리카락이 기타 줄처럼 팽팽하게 고정되고, 광학적 측정을 위해 금이 증착된 형태이다. 레이저를 이용해 공진 주파수를 측정함으로써 습도계로서 활용 가능하다.

습도가 증가하면 머리카락이 길어지면서, 머리카락 공진기 내부의 인장력이 감소되고 공진 주파수가 감소되는 경향을 이용했다. 또한 습도 증가는 공진기의 관성의 크기도 증가시켜 공진 주파수의 감소에 영향을 끼친다.

이정철 교수는 “일상에서 다량으로 배출돼 쓸모없는 생활쓰레기로 여겨지는 짧은 머리카락을 이용해, 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 것이다”라고 연구의 의의를 설명했다.

연구진에 따르면, 이번 연구에서 제안된 방법 통해 머리카락의 영양 상태 또는 건강 상태를 모니터링하는 응용 기술로 발전시킬 수 있을 것으로 예상된다. 특정 질병이나 노화로 인해 머리카락의 기계적인 물성치가 변화할 수 있는데, 머리카락의 공진주파수를 측정함으로써, 이와 같은 머리카락의 상태를 정량화할 수 있는 지표로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

또한, 온도, 유기용매, 그리고 산 (acid) 과 같이 머리카락의 물리적 및 화학적 특성에 영향을 미치는 다른 인자들도 머리카락 공진기를 이용하면 측정/분석할 수 있을 것으로 기대된다.

이 연구는 버려지는 머리카락을 센서의 주재료로 유용하게 사용하는 방법에 대한 제안이므로, 생체 재료를 사용한 친환경적인 센서 제작으로서의 중요한 의미를 가진다.
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