The pressure sensor market is growing year by year, and the demand for capacitive pressure sensors with high durability is soaring. However, conventional capacitive pressure sensors had a fatal problem in which sensing performance changes depending on the contact material. In this study, the cause of sensing performance instability due to contact material of existing capacitive sensor was identified due to wide electrode gap and attempted to solve the deterioration of detection performance by reducing the gap between electrodes. As a result, the electrode spacing at a level that can reliably detect pressure on various contact materials was designed and implemented. The results showed that an unprecedented level of electrode spacing was achieved for capacitive pressure sensors, and the sensor performance verification confirmed that the proposed sensor could reliably detect pressure without the effect of the sensing material. The sensor reveals a new outlook for capacitive sensors that can be used as soft robotics as well as touch areas where pressure sensors were used.
압력 센서 시장은 해가 갈수록 커지고 있으며, 그 중 높은 반복 동작 신뢰성을 갖는 정전 용량형 압력 센서에 대한 수요는 급증하고 있다. 하지만 기존 정전 용량형 압력 센서는 접촉 물질에 따라 감지 성능이 변하는 치명적인 문제점이 있었다. 본 연구에서는 기존 정전 용량형 센서의 접촉 물질에 따른 감지 성능 불안정성의 원인을 넓은 전극사이 간격 때문임을 파악하고, 전극 사이의 간격을 줄임으로써 감지 성능의 열화를 해결하기 위한 시도를 하였다. 그 결과 여러 접촉 물질에도 압력을 신뢰적으로 감지할 수 있는 수준의 전극 간격을 설계 및 구현하였다. 그 결과 정전 용량형 압력 센서에서 전례가 없는 수준인 2um의 전극 간격을 달성하였고 센서 성능 검증을 통해 제안하는 소자가 감지 물질의 영향 없이 신뢰적으로 압력을 감지할 수 있음을 확인하였다. 해당 센서는 기존에 압력 센서가 사용되던 촉각 분야뿐만 아니라 유연 로봇으로의 활용까지 가능한, 정전 용량형 센서의 새로운 전망을 밝힌다.
