전자섬유, ‘실크’이용해 저렴하게 개발 가능해졌다

[산업일보]
한국연구재단(이사장 조무제)은 김병훈(인천대)·진형준(인하대) 교수 연구팀이 값비싼 접착체 없이 실크에 산화 그래핀*을 코팅하여 전자섬유로 만드는 기술을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.

산화 그래핀은 탄소를 질산과 황산으로 산화시켜 만든 물질. 섬유와 그래핀의 대량 합성을 위해 주로 사용되며 화학적, 열적 방법을 통해 그래핀을 입힌 전자섬유로 환원할 수 있다.

전자섬유는 생체 정보를 측정하는 바이오 셔츠, 신형 전투복, 입는 컴퓨터 등에 사용되고 있으나 제조 비용과 복잡한 공정으로 상용화에 어려움이 따르고 있다.

연구팀은 수소결합이 쉽고 고온에 강한 실크의 특성에 주목했다. 실크를 산화 그래핀 수용액에 담그고 말리는 과정을 반복해 고가의 접착제 등 매개체 없이 그래핀 산화물을 코팅했다. 또한 전자섬유로 환원할 때 열을 이용해 기존보다 빠르게 제작하는 것을 제시했다.

실크를 사용한 전자 섬유는 기존의 전자 섬유와 같은 약 10지멘스(S)/cm의 전기 전도성을 보였다. 세탁이나 구부림에도 크게 변화하지 않았다. 기존보다 더 싸고 빠르게 제작하면서도 동일한 기능을 가진 전자섬유를 만들 수 있는 방법이다.

김병훈 교수는 “이번 연구성과는 실크를 사용해 더 빠르고 저렴하게 전자섬유를 제작할 수 있는 기술을 개발한 것이다. 앞으로 휘어지는 휴대용 디스플레이, 입을 수 있는 전자기기, 유해물질 및 미세먼지 센서 개발에 기여할 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다.

이번 연구는 생체 적합한 자연 유래물인 실크와 산화 그래핀의 상호 작용을 이용, 아무런 매개체 없이 간단한 코팅 방법을 사용해 실크와 그래핀과의 결합을 구현하는데 성공했다.

고온에서도 안정적인 실크의 독특한 특성을 이용해 산화 그래핀을 환원하는 과정 중에 다른 화학 약품 없이 열을 이용한 환원 방법을 적용할 수 있다.

이렇게 간단한 방법은 향후 실용 가능한 전자섬유를 제작하는 방법에 비용절감 및 시간절감 등의 경제성을 확보한 획기적인 방법을 제시함은 물론 전자섬유의 현실화를 앞당겼다 할 수 있다.

이번 연구를 기반으로 단순한 전기적 특성을 지니는 섬유로써의 역할뿐만 아니라 휴대용 디스플레이, 입을 수 있는 전자기기, 유해물질 센서, 반도체성 섬유 등의 다양한 분야에서도 적용가능 한 다기능 전자섬유 개발도 쉽게 이루어질 것으로 기대된다.