DGIST 최창순 선임연구원팀, DNA구조에서 영감···슈퍼코일 구조 섬유 개발
향후 웨어러블 디바이스 플랫폼 개발에 활용 기대

슈퍼코일섬유 제작 모식도와 섬유를 확대한 모습.<이미지=DGIST 제공>
슈퍼코일섬유 제작 모식도와 섬유를 확대한 모습.<이미지=DGIST 제공>
국내연구팀이 고탄성·다기능 섬유를 개발했다. 향후 신호전송용 케이블, 로봇 팔·외골격 등 고신축성이 필요한 산업분야에 적용될 것으로 기대된다.

DGIST(총장직무대행 배영찬)는 최창순 스마트섬유융합연구실 선임연구원팀이 최대 16배 늘어나는 동시에 전기적 특성을 유지하는 고탄성·다기능 섬유(슈퍼코일섬유)를 개발했다고 18일 밝혔다.

1차원 도체 연구는 섬유를 활용해 실생활에서 활용 가능한 전자제품을 개발한다. 이는 웨어러블 디바이스, 생체 센서, 이식 가능 미세 디바이스 등 다양한 소자분야에 사용되기 때문에 최근 연구 관심도가 높은 분야다.

연구팀은 DNA구조에서 영감을 받아 탄소나노튜브로 둘러싼 스판덱스 섬유를 꼬아 슈퍼코일 구조를 구현했다. 기존의 스판덱스 섬유와 달리 꼬아 만든 섬유는 전화기선처럼 원래 길이보다 늘어나는 특성을 보였다. 개발된 섬유는 길이방향 최대 16배까지 늘어나면서도 전기전도도가 저하되지 않았다.

슈퍼코일 섬유전극을 길이 방향으로 초기 길이의 11배 늘인 후 다시 원상태로 복원한 사진.늘리기 전·후 물리적으로 큰 차이가 없음을 확인했다.<사진=DGIST 제공>
슈퍼코일 섬유전극을 길이 방향으로 초기 길이의 11배 늘인 후 다시 원상태로 복원한 사진.늘리기 전·후 물리적으로 큰 차이가 없음을 확인했다.<사진=DGIST 제공>
슈퍼코일섬유를 활용한 새로운 축전지 개발의 가능성도 보였다. 연구팀은 높은 정전 용량값을 가지며 에너지 저장용량을 11배까지 늘리는 고탄성 웨어러블 슈퍼캐패시터(Super Capacitor) 구현 실험에 성공했다. 이는 향후 착용 가능한 고성능 배터리 상용화에 기여할 것으로 보인다.

최창순 선임연구원은 "이번 연구를 통해 섬유전극의 초고신축성을 확보하고 전기적 특성 저하를 최소화했다"며 "앞으로 슈퍼코일섬유에 다른 기능을 부여하는 연구를 진행해, 웨어러블 디바이스 분야에서 슈퍼코일섬유가 효과적·범용적인 기재로 거듭날 수 있도록 노력하겠다"고 말했다.

한편 이번 연구는 성균관대학교, 한양대학교, 오송첨단의료산업진흥재단 등의 연구팀과 공동연구로 진행됐다. 연구결과는 국제학술지 네이처(Nature)의 자매지인 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 지난달 25일자 온라인판에 게재됐다.

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