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수학 문제를 풀다 보면 답지를 보고 싶은 충동이 들 때가 있습니다. 답지를 펼쳤을 때 경보음이 울리는 센서가 있다면, 아마 많은 부모님이 구입할지도 모릅니다. 그런데 최근 종이가 얼마나 휘었는지를 감지하는 센서가 개발됐습니다. 놀랍게도 이 센서는 종이와 연필만 있으면 만들 수 있습니다.

신친랴오 중국 베이징 과학기술대 재료공학과 교수가 이끄는 연구팀은 종이가 휜 정도에 따라 흑연의 전기저항 값이 다르다는 점을 이용해 종이 센서를 개발했습니다.

주로 복사용지로 쓰는 종이는 섬유질로 돼 있어 표면이 거칠고 구멍이 많습니다. 이 종이 위에 연필로 선을 그으면, 흑연이 종이 표면에 달라붙으며 표면의 미세한 구멍을 채웁니다. 연구팀은 흑연이 묻은 면이 늘어나도록 종이를 구부리면 흑연 사이가 갈라져 연필 선의 전기저항이 커진다는 것을 발견했습니다. 반대로 구부리면 흑연이 겹치면서 전기저항 값이 작아졌습니다.

종이가 휜 정도는 종이를 구부렸을 때 종이의 양 끝을 잇는 직선거리의 길이로 나타냅니다. 이 직선거리는 2r×sin(l/2r)라는 공식으로 계산할 수 있습니다. l은 구부러진 종이의 곡선 길이, r은 곡률반지름입니다. 곡률반지름은 곡선의 일부가 호인 원의 반지름을 말합니다. 곡률반지름 값이 크면 곡선이 덜 휘었다는 뜻이지요. 연구팀은 이 종이 센서를 접어 책 사이에 끼우고 책을 20°, 45°, 70°, 90°, 130°만큼 펼쳤을 때 연필 선의 전기저항 값을 각각 측정했습니다. 그 결과 각도에 따라 연필 선의 전기저항 값이 바뀌며, 각도를 유지하면 전기저항 값도 그대로라는 것을 확인했습니다.

신친랴오 교수는 “이 센서는 만들기도 쉽고 사람 피부에 닿아도 해가 없기 때문에, 입는 기계, 휘는 화면 등을 개발하는 데 쓸 수 있다”고 말했습니다. 이 연구 결과는 신소재 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스지’ 3월 11일 자에 실렸습니다.