섬유 기능화에 새로운 전기를 마련할 기술이 구현됐다. 국내 연구진이 나노구조체를 미세한 전기방사 섬유에 안정적으로 전사하는 데 성공했다.
한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 박인규 기계공학과 교수와 정준호 한국기계연구원 박사 공동연구팀이 이와 같은 '전기방사 섬유 상 금속 및 금속산화물 기반 나노구조체 전사 기술'을 개발했다고 13일 밝혔다.
다양한 웨어러블 시스템을 위한 섬유 기능화 시도가 이뤄지는데, 이 중 나노구조체 전사 기술은 섬유의 굴곡진 형상과 낮은 표면 접착력 탓에 개발에 어려움이 있었다.
연구팀은 이에 대응해 신축성이 우수한 마이크로 스케일 전기방사 섬유 위에 금속·금속산화물 나노구조체를 안정적으로 전사하는 기술을 처음으로 선보였다. 금속·금속산화물 기반 정교한 나노구조체를 수 마이크로 스케일 곡면 형태 전기방사 섬유 위에 전사해냈다.
나노 원형, 마이크로 원형, 나노 사각형, 나노 그물, 나노 라인, 나노 십자가 등 다양한 구조체 전기방사 섬유에 전사할 수 있다. 뿐만 아니라 금, 은, 알루미늄, 니켈과 같은 금속 재료부터 이산화티타늄, 이산화규소 등 금속산화물까지 다양한 재로의 나노구조체 전사가 가능해졌다.
연구팀은 열 성형이 가능한 열가소성 고분자를 선정해 안정적으로 섬유화했으며, 산소 플라즈마 처리를 통한 나노구조체 지지 고분자 식각 및 표면 개질로 화학적 결합 증진을 유도했다. 연구진은 다양한 기능성 의복 고안, 웨어러블 시스템 영역 확장에 의의가 있다고 밝혔다.
박인규 교수는 “개발된 차세대 전기방사 섬유 상 나노구조체 전사 공정은 섬유 상 나노구조체 적용 한계, 낮은 범용성, 대량 생산 어려움을 해결할 수 있을 것으로 기대된다”며 “추후 웨어러블 헬스케어 응용을 포함한 다양한 웨어러블 시스템이 확장될 수 있을 것으로, 이는 우리나라가 웨어러블 나노기술의 압도적 선도 국가가 되는 발판이 될 것”이라고 밝혔다.
하지환 KAIST 기계공학과 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈' 4월 온라인판에 출판됐다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 및 산업통상자원부 재원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업, 산업기술알키미스트프로젝트 지원을 받아 수행됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
