KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 구종민 물질구조제어연구센터장과 박철민 연세대 나노고분자연구실 교수 공동 연구팀이 2차원 나노 신물질인 '맥신'(MXene)을 기반으로 유연하고 대(大)면적으로 제작이 가능한 차세대 투명 웨어러블 히터를 개발했다고 27일 밝혔다. 

지금까지 웨어러블 히터를 개발하기 위해 금속 나노와이어, 그래핀, 산화 그래핀을 활용해왔지만, 각 물질이 지니는 한계가 있어 히터로 상용화되는 데 어려움이 있었다. 금속 나노와이어는 비싼 재료값과 기계적 유연성이 부족한 한계를 지녔고, 그래핀은 넓은 면적으로 제작하기 힘든 공정상의 문제가 있었다. 산화 그래핀을 환원시키는 방식은 공정에서 발생하는 유해물질이 문제로 지적받았다. 

구종민 센터장은 2016년 금속과 같은 수준의 높은 전기 전도도를 갖는 2차원 나노 재료인 맥신(MXene)을 개발한 바 있다. 맥신은 높은 전기전도도를 가질 뿐만 아니라 표면에 많은 친수성 그룹(-OH)을 포함하고 있어 용액공정을 가능하게 할 수 있다. 연구진은 이러한 맥신 성질을 활용해 용액공정을 통한 히터를 개발해 다른 후보물질이 해결하지 못했던 문제를 해결했다.

이번 연구를 통해 다양한 기판에 수십 나노 수준의 얇은 2차원 박막이 구현됐다. 연구진은 고분자 기판 위에 박막을 형성해 유연하면서 큰 면적을 갖는 히터 소자에 적용할 수 있음을 증명했다. 향후 기술이 상용화되면 맥신 히터를 제작해 바느질·직조 가능한 새로운 방식의 입는 히터가 탄생한다. 

구종민 센터장은 "우수한 광 투과도를 가지는 맥신 히터를 제시하고 실생활에 사용 가능한 고분자 섬유 위에 코팅해 차세대 웨어러블 히터를 개발했다"며 "향후 맥신 박막을 기반으로 한 향상된 히터를 구현할 수 있을 것으로 기대한다. 장기적으로는 용액 공정을 활용한 차세대 2D 전기 소자에 적용이 가능할 수 있을 것"이라고 말했다.