KAIST, 융합연구로 무전원 무선 키보드 개발

[매일일보비즈] KAIST(총장 서남표) IT융합연구소 미래디바이스팀이 융합연구를 통해 무전원 무선 키보드를 최근 개발했다.

무전원 무선 키보드 기술은 지난 2007년 KAIST 구성원들을 대상으로 KAIST 연구원(KAIST INSTITUTE, KI)이 개최한 ‘미래단말 아이디어 공모전’ 수상작이다. 원내 구성원들의 참여를 이끌어낸 점에서 더욱 의미가 크다.

공모전 수상작 아이디어를 구체화한 이번 연구는 KI의 IT융합연구소 미래디바이스팀(팀장 정성관)과 여러 학문분야의 KAIST 교수들로 구성된 ‘미래단말 TFT’를 만들어 학문 분야를 초월한 융합연구로 진행됐다.

이 키보드는 900MHz 수동형 RFID 태그(Passive RFID tag) 기술을 이용해 별도의 전원 공급 장치를 탑재하지 않은 키보드의 키 누름을 무선으로 인식할 수 있는 기술로 만들어졌다. 키보드 키 구조에 맞는 소형 RFID 태그 스위치 구조 및 필름PCB와 유연한 구조를 가진 물질을 이용해 얇고 유연한 형태의 휴대성이 높다.

이러한 무전원 무선 키보드는 전기및전자공학과 조동호 교수의 수동형 RFID(passive RFID) 방식의 키 인식 기술, 물리학과 윤춘섭 교수의 유연한 구조를 갖는 물질을 개발 기술과 IT융합연구소의 태그 구조 및 인식 소프트웨어 기술의 융합으로 만들어진 결과이다.

새로 개발한 키보드는 기존의 키보드 제품과 달리 건전지를 넣지 않고도 사용이 가능하며 선이 연결되지 않아도 된다. 작고 가벼워 휴대 및 사용이 편리해 제품화에 성공하면 관련 시장에서 크게 각광받을 것으로 기대되고 있다.

위 기술을 통해서 유비쿼터스 컴퓨팅 및 통신 환경을 실현하고 접는 키보드의 새로운 시장을 개척할 뿐 아니라, 세계시장에서 모바일 디바이스 산업 경쟁력을 확보하는데 한걸음 다가갈 수 있을 것으로 기대된다.

김상수 KAIST 연구원장은 “아이디어 공모전 개최와 TFT 운영과 같은 적극적인 활동 덕분에 무전원 무선 키보드와 같은 창의적이고 훌륭한 기술이 개발될 수 있었다”며 “창의적인 아이디어와 연구아이템 발굴을 위해 앞으로도 꾸준히 아이디어 공모전을 개최하고 융합연구를 통한 신기술 개발에 노력 하겠다”고 말했다.

KAIST는 이 무전원 무선 키보드의 상용화를 위해 (주)한양세미텍에 최근 기술 이전한 바 있다.

KI는 융합연구 분야의 세계적 연구개발 성과를 통해 대학의 인지도를 높이고, 국가 경쟁력 향상에 기여할 목적으로 서남표 총장이 추진해온 역점 전략사업 중 하나다.

현재 바이오, IT융합, 시스템설계, 엔터테인먼트공학, 나노, 청정에너지, 미래도시, 광기술 등 8개 연구소에서 25개 학과 230여명의 교수가 참여해 활발한 융합연구를 수행하고 있다.

<용어설명>

○ Passive RFID : RFID(Radio Frequency IDentification)는 기존의 바코드 형태의 광학식 ID 식별기술의 한계(가시성, 정보량, 인식속도 등)을 극복하기 위해 개발된 무선 ID 식별 기술로써, 기본적으로 식별정보(ID)를 갖고 있는 RFID tag와 이 tag를 인식하고 tag에 저장되어 있는 정보를 무선으로 읽어올 수 있는 RFID reader로 구성 된다.이때 RFID tag의 특성에 따라서 tag가 베터리 등의 전원 공급 장치를 갖고 있는 active RFID 방식과 별도의 전원 공급 장치를 갖고 있지 않은 passive RFID방식으로 구별된다.

(Active RFID 방식은 온도, 습도 등의 정보를 지속적으로 모니터링할 필요가 있는 분야나 긴 인식거리가 필요한 분야에서 주로 쓰이며, 본 무전원 무선 키보드의 동작 특성을 만족하기에 적합하지 않은(내장 전원 요구) 특성을 갖고 있으므로 별도의 전원을 요구하지 않는 Passive RFID 기술을 사용하여 무전원 무선 키보드를 개발하였다.)

○ RFID tag : RFID 시스템에서 식별하고자 하는 대상체를 구별하기 위한 식별자(ID) 정보를 갖고 있는 장치로서 무선 전파를 수신 및 응답하기 위한 안테나 부분과 수신된 전파로부터 전력을 획득하고 정보 처리 및 응답 동작을 수행하는 tag chip부분으로 구성되어 있다.

○ 필름 PCB 구조의 substrate : 전자 소자들을 연결하여 적절한 전자회로를 구성하기 위해서는 각 소자들을 연결해 주는 ‘회로’(연결선)를 만들어야 하는데, 동작 특성 만족, 소형화 및 대량 생산 등을 위해 인쇄기판(PCB: Printed Circuit Board) 기술을 이용한다. 일반적인 PCB들은 FR4 등의 단단한 특성을 갖는 재질로 만들기 때문에 형태 변형 등에 강한 특성을 갖는다. 이에 반해 얇은 필름형태의 폴리이미드(Polyimide)를 사용하여 제작되는 PCB(f-PCB: flexible-PCB, Film-PCB)는 폴리이미드의 유연한 특성으로 인해 FR4 등의 단단한 PCB들 사이의 연결회로로서 많이 사용되고 있다.

본 무전원 무선 키보드는 높은 휴대성을 지원하기 위해 얇고 쉽게 접을 수 있는 형태로 제작되었으며 이를 위해 단단한 형태의 FR4가 아닌 유연한 특성을 갖는 폴리이미드 기반의 필름 PCB로 제작되었다.

또한, 필름 PCB를 이용한 유연한 형태의 특성을 키보드 완성품에서도 유지하기 위해서, 회로부분을 지탱하고 전체 키보드 외형을 구성하는 물질(substrate)로 변형에 대한 내구성이 높고 수분/산소 등에 대한 투과도가 낮은 재질(윤춘섭 교수)을 이용하여 전체 키보드 외형을 제작하였다.