Stretchable/Multi-layered 안테나의 성능 향상 및 설계 최적화를 통한 Wireless 광유전학 소자 개발

Abstract

최근 전자공학 및 전자재료 분야에서는 소형화를 통한 성능 향상이 주요 트렌드로 자리 잡고 있다. 동시에 웨어러블 및 유연한 장치에 대한 수요가 증가하면서, 이를 위한 혁신적인 기능성 재료와 디바이스 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히 개인 건강 관리에 대한 관심이 높아짐에 따라 웨어러블 디바이스를 활용한 실시간 의료 모니터링 및 응급상황 대응 기술이 주목받고 있다. 본 연구에서는 웨어러블 장치에 최적화된 무선 안테나의 성능 향상을 목표로 하였다. 배터리 없이 NFC 를 통해 신호를 교환하는 지속 가능한 시스템을 개발하고자 하였으며, 다층 스택 구조의 안테나를 설계하여 수신 성능을 개선하였다. 최대 6 층까지 Stacking 한 안테나는 기존 단층 안테나 밝기 성능 대비 약 270%의 향상을 보였고, 이렇게 제작한 소자의 안정성 평가를 통해 수명을 예측해 볼 수 있었다. 또한, PDMS 매트릭스에 Ferrite Powder 를 혼합하거나 중간층에 Ferrite Layer 를 삽입하여 와전류를 차단하고 억제함으로써 전체 수신 성능을 향상시키고 전력 손실을 줄였다. 그 결과, 기존에 수신이 어려웠던 Dead Zone 영역에서 90% 이상의 감도 향상을 달성하였으며, 소자의 밝기 성능 및 안정성도 크게 증가하였다. 해당 연구를 통해 개발된 고성능 무선 안테나 및 LED 디바이스는 개인 건강 관리를 중시하는 시대에 부합하는 새로운 웨어러블 장치 구현에 활용될 수 있다. 또한 스마트폰의 NFC 기능과 연동하여 스마트 무선 센서 및 웨어러블 생체 의료 장치로 다양하게 응용될 수 있을 것으로 기대된다. 주요 단어: NFC; Stacking; PDMS; Ferrite Layer;