이미정 국민대·황철성 서울대 교수팀, 구부러짐·세탁에도 성능 유지
대량생산 가능해 스마트 패션 등 적용 가능

실제 베틀에서 직조되는 메모리 소자.<사진=한국연구재단 제공>
실제 베틀에서 직조되는 메모리 소자.<사진=한국연구재단 제공>
전자 소재를 실 형태로 짜서 옷감에 정보를 저장할 수 있는 전자옷감이 개발돼 웨어러블 디바이스 구현이 속도를 낼 전망이다.

한국연구재단(이사장 조무제)은 이미정 국민대 교수와 황철성 서울대 교수 공동 연구팀이 알루미늄이 코팅된 실과 탄소섬유을 접합한 2층 구조의 저항변화 특성을 갖는 전자옷감을 개발하는데 성공했다고 26일 밝혔다.

저항변화층은 특정 물질의 경우 전압이 가해졌을 때 저항값의 급격한 변화로 절연체와 전도체의 특성이 번갈아 나타나는 현상이다.

기존에는 이를 구현하기 위해 금속-절연체-금속의 3층 구조로 만들어졌다. 또 기존 웨어러블 디바이스는 연성 프라스틱 패키지 위에 집적회로를 올리고 그것을 직물 위에 다시 올리는 방식을 사용했다. 이는 직물보다 무겁고 의상에 부착했을때 착용감과 내구성이 떨어져 적용에 한계가 있었다.

연구팀은 기존 구조대신 알루미늄과 탄소섬유만으로 저항변화가 나타나는 것을 제시했다.

개발된 전자 옷감은 일반 실 형태로 짤 수 있어 완전한 옷감 형태를 갖는다. 때문에 천위에 소자를 집적하거나 인쇄하면 착용자가 이질감을 느꼈던 기존 전자옷감과 달리 이질감없이 구부러짐, 뒤틀림, 세탁에도 소자의 성능이 유지되고 안정적으로 동작한다.

특히 비싼 반도체 소자용 장비를 사용하지 않고 기존 섬유산업에서 사용하던 장비와 기기를 활용할 수 있어 대면적, 대량생산이 가능하다.

이번 결과로 저항변화소자는 전자옷감 뿐만 아니라 박막소자, 플렉서블 소자 등 다양한 구조의 메모리 소자로 응용될 수 있음이 확인됐다.

이미정 교수는"이 연구는 전자소재를 실 형태로 직조해 완전히 옷감화된 저항변화 메모리를 개발한 것"이라면서 "메모리 소자 외에 다양한 전자소자들을 이러한 방식의 전자옷감화하는 연구들을 진행 중이다. 스마트패션, 웨어러블 디바이스 등에 적용할 수 있을 것으로 기대된다"고 연구의 의의를 설명했다.

이번 연구는 미래창조과학부․한국연구재단 기초연구사업(개인연구), 기초연구사업 융합연구선도연구센터(CRC), 글로벌연구실지원사업 등의 지원으로 수행됐다.

성과는 재료과학 분야 학술지인 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials) 2월 28일자에 게재됐다.

 전자옷감 메모리 소재 및 저항변화 메모리 소자 특성.<사진=한국연구재단 제공>
전자옷감 메모리 소재 및 저항변화 메모리 소자 특성.<사진=한국연구재단 제공>
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