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코팅하듯 그래핀 입힌 직물형 복합센서 개발

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탄소나노튜브 결합해 내구성 향상…"웨어러블 기기 응용"


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ETRI 연구진이 그래핀 기반 직물형 스트레인-압력복합센서를 면장갑에 적용해 손동작에 따른 신체 신호 감지 기술을 시연하는 모습 [ETRI 제공=연합뉴스] 


(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국전자통신연구원(ETRI)은 면섬유 같은 직물을 그래핀·탄소나노튜브를 섞은 용액에 담갔다 빼는 방식으로 압력과 변형 정도를 동시에 측정할 수 있는 '직물형 복합센서'를 개발했다고 26일 밝혔다.

성과 핵심은 환원 그래핀과 탄소나노튜브를 결합했다는 점이다.

탄소나노튜브는 탄소 6개로 이뤄진 육각형이 서로 연결된 관 모양의 신소재다.

센서 크기는 1×3㎝ 정도다.

수십 ㎝까지 대면적으로도 제작 가능한 데다 디자인이나 크기에 제한이 없다.

재료 자체가 센서다 보니 마치 천에 코팅하는 것과 같다고 연구진은 설명했다.

염료를 코팅하듯 전도성 그래핀을 입혔다는 뜻이다.

원하는 만큼 잘라 센서로 활용이 가능한 건 이 때문이다.

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ETRI 김성준 선임연구원(앞)과 최춘기 책임연구원이 그래핀 기반 직물형 복합소재 물성을 측정하고 있다. [ETRI 제공=연합뉴스]


고품질의 환원 그래핀 용액 제조 연구는 한국화학연구원 안기석 박사팀이 진행했다.

센서는 얇으면서도 단단하고 땀이나 약품 등 화학적으로도 안정성이 뛰어난 편이다.

세탁해도 문제가 없는 방수 특성 역시 갖췄다.

탄소나노튜브의 복잡한 네트워크 구조 덕분에 10만번 이상 구부리거나 압력을 줘도 내구성에 문제가 없었다고 연구진은 덧붙였다.

연구진은 제작한 센서를 면장갑에 붙여 손가락 움직임을 감지하는 모션센서 제작에도 성공했다.

침대나 차량 좌석 등에 장착해 생체신호를 읽으면 숙면 정도를 신호로 파악하거나 졸음 시 알람을 줄 수도 있을 것으로 연구진은 보고 있다.

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왼쪽부터 ETRI 신소자연구그룹 김성준 박사와 신소자연구그룹 최춘기 박사, 한국화학연구원 안기석 박사 [ETRI 제공=연합뉴스]


육상 운동선수의 경우 유니폼, 장갑, 양말 등 스포츠 의류 등에 센서를 장착해 스타트 모션 등 최적의 자세를 찾을 수 있게 도움을 줄 수도 있을 전망이다.

최춘기 ETRI ICT부품소재연구소 신소자연구그룹 박사는 "복합센서가 측정 범위 변화에 따라 선형성을 유지하게 된다"며 "측정 과정이 수초 내에 이뤄지는 등 센싱 성능 우수성도 확인했다"고 말했다.

이 성과는 지난달 8일 미국화학회 나노분야 국제학술지 '응용재료 인터페이스'에 온라인 등재됐다.

논문 제1저자는 ETRI 김성준 박사다. 최춘기 박사는 교신저자로 이름을 올렸다.

공동교신저자는 한국화학연구원 안기석 박사다.

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그래핀 기반 직물형 스트레인-압력복합센서 개발에 참여한 ETRI 연구진. 왼쪽부터 시계 방향으로 슈브라 몬달 박사과정 학생, 이윤식·김성준·최춘기·민복기 박사 [ETRI 제공=연합뉴스]

 

 

한국화학연구원 송우석 박사, ETRI 이윤식·민복기 박사, 과학기술연합대학원(UST) 슈브라 몬달 박사과정 학생이 연구에 참여했다. 

 

<연합뉴스 2018.02.26>

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