최창순 한양대 교수, 이중나선-주름 구조 기반 섬유 소자 개발 성공

전극 일체화된 다변형 및 다기능 섬유 구현

최창순 한양대학교 바이오메디컬공학부 교수. /한양대

최창순 한양대학교 바이오메디컬공학부 교수 연구팀이 이중나선-주름 구조를 기반으로 다기능성 섬유형 소자를 개발했다.

2일 한양대에 따르면 웨어러블 시스템의 빌딩 블록으로 사용되는 섬유형 소자는 일반적으로 두 개 전극이 필요하다. 전극을 어떻게 구성하느냐에 따라 전체 섬유 소자의 성능이 크게 좌우된다.

기존 전극 구조(평행구조·동축구조·꼬임구조)는 공간 효율성 및 내구성이 떨어질 뿐만 아니라 섬유에 외부 충격이 전달됐을 때 두 개의 전극 간 물리적 접촉이 발생하기 쉬워 전기적 단락이 발생하는 등의 문제점이 있었다.

최장순 교수 연구팀은 이를 해결하기 위해 두 가닥의 주름진 탄소나노튜브 리본을 하나의 탄성 고무 섬유 표면에 이중나선 형태로 감싸는 새로운 구조를 채택했다. 굽힘·신축 등 다양한 기계적 변형에도 전기 단락이 일절 없는 다기능성 섬유 소자를 성공적으로 개발했다.

나선-주름 구조 기반의 전극 구조는 △외부 변형을 수치화해 측정하는 센서 △에너지를 저장하는 슈퍼커패시터 △기계적 움직임을 수행하는 액츄에이터 등 다양한 기능을 개발했다.

최창순 한양대학교 바이오메디컬공학부 교수는 "이번 연구는 기존의 섬유 시스템 구성에서 벗어나 전극이 일체화된 다변형 및 다기능 섬유를 구현한 것에 의미가 있다"며 "향후 다양한 웨어러블 전원장치나 직물 소자로도 확장돼 응용될 수 있을 것"이라고 말했다.