[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 자율주행차 교통사고를 예방할 수 있는 자가치유 렌즈 소재를 개발했다.
한국화학연구원은 김진철·박영일·정지은 박사 연구팀이 경북대 연구팀과 자율주행차의 센서에 생기는 스크래치가 스스로 치유되는 소재를 개발했다고 20일 밝혔다.
이번 기술은 지난해 개발된 햇빛 만으로 자가치유되는 자동차 코팅소재 기술을 한단계 더 발전시킨 것이다.
최근 자율주행차의 라이다(LiDAR) 센서나 이미지 센서 등의 비전 시스템 인식 오류 및 오작동으로 인한 교통사고 사례가 반복됨에 따라 자율주행 자동차의 안전성에 대한 신뢰도는 오히려 낮아지고 있는 상황이다. 실제 센서 표면의 흠집으로 인해 신호 왜곡이 발생하면 자율주행차 교통사고로 이어질 위험이 크다.
이에 연구팀은 돋보기와 같은 간단한 도구를 사용해 햇빛을 모으면 센서 표면에 생기는 긁힌 자국을 60초 이내에 제거할 수 있는 투명한 렌즈 소재를 개발했다.
자가치유가 잘 이뤄지기 위해서는 고분자 내 분자 이동이 자유롭고 소재가 유연해야 하는데 일반적으로 렌즈나 렌즈 보호용 코팅 소재는 단단한 물질로 이뤄져 있으므로 자가치유 기능을 부여하기가 매우 어렵다.
이를 해결하기 위해 연구팀은 이미 렌즈 소재로 활용되고 있는 티오우레탄 구조 내에 투명한 광열염료를 섞은 후 햇빛을 비춰 고분자들이 해체와 재결합을 반복하는 ‘동적 화학결합’을 설계했다.
특히 이미지 센서가 활용하는 가시광선 영역(350~850nm)과 라이다 센서가 활용하는 근적외선 영역(~1550nm)과는 간섭하지 않으면서 특정 근적외선 파장(850~1050nm)의 빛만 선택적으로 흡수할 수 있는 투명한 유기 광열 염료를 개발했다.
개발된 소재는 햇빛이 흡수되면 빛 에너지가 열 에너지로 바뀌면서 표면 온도가 올라가고, 온도가 올라가면 고분자들이 원래의 그물망 구조에서 해체돼, 떨어졌다 붙었다를 반복해 자가치유 된다.
개발된 소재는 흠집이 서로 교차해 난 경우에도 100% 자가치유 되며, 같은 위치에 흠집을 내고 치유하는 과정을 5회 이상 반복해도 자가치유 효율을 100% 유지했다.
이영국 원장은 “본 기술은 값싼 고굴절 고분자 소재와 광열 염료를 이용하여 자가치유가 가능한 렌즈 소재를 합성하는 플랫폼 기술로, 자율주행 자동차 센서 뿐만 아니라 안경이나 카메라 등 다양한 응용 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 했다.
