저렴한 복합섬유 개발해 유해가스 감지하는 웨어러블 센서 만든다

[파이낸셜뉴스] 국내 과학자들이 협업을 통해 멍게껍질과 탄소나노튜브로 만든 복합섬유를 이용해 유해가스를 감지하는 웨어러블 센서를 개발했다. 이 센서는 별다른 후처리 공정이나 촉매 없이도 유해가스 감지 기능을 가진 복합섬유로 만들었다. 향후 대량생산과 일반 섬유를 직접 짤 수 있어 차세대 웨어러블 센서로 활용이 가능할 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST) 기능성복합소재연구센터 정현수·이승기 박사 연구팀은 한국과학기술원(KAIST) 정희태 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 섬유형 이산화질소 센서를 개발했다고 3일 밝혔다.

KIST 연구진은 버려지는 멍게껍질로부터 나노셀룰로오스를 추출, 탄소나노튜브와 결합한 복합섬유를 제조해 후처리 및 촉매가 필요 없는 이산화질소 센서 소재를 개발했다.

또한, 개발한 복합섬유는 기계적 강도와 유연성을 동시에 보유하고 있어 일반 섬유와 직조가 가능하다. 실제로 연구팀은 복합섬유를 삽입한 직물을 만들어 유해가스인 이산화질소를 감지하는 데 성공했다.

KIST 정현수 박사는 "이번 연구에서 개발된 섬유형 가스 센서는 국내에서 원천 기술력을 보유하고 있는 탄소 나노소재를 기반을 두고 있기 때문에 지속적으로 연구 개발해 소재 원천 기술과 지적재산권을 확보한다면 다가오는 센서 시대의 소재의 강국으로 진입할 수 있는 잠재력이 기대된다."고 전망했다.

특히 이미 산업화돼 있는 일반 습식방사법으로 복합섬유를 연속 생산할 수 있어, 향후 값싼 웨어러블 가스 센서를 상용화하는 데 있어 매우 유리할 것으로 보인다. 연구에 쓰인 소재 가격만으로 연구진이 제조비용을 산출한 결과 섬유 1m당 약 10원 미만의 비용이 드는 것으로 확인됐다.

이 방법으로 제조된 복합섬유는 전도성, 다공성 그리고 이산화질소 가스에 대한 높은 선택성과 감도(ppb 레벨)를 제조단계에서부터 원스톱으로 보유하고 있다.

KIST 정현수 박사는 "향후 이산화질소 외에 다른 유해가스 검출용 웨어러블 소재를 경제성 있게 개발하는 데 매진하겠다"고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 오픈리서치프로그램과 한국연구재단 나노소재기술개발사업을 통해 수행됐으며, 연구결과는 소재 분야 유명 국제저널인 'ACS 나노' 최신호에 게재됐으며, KIST는 제조기술에 대한 국내 특허를 출원 완료 했다.

[e-mail] 김만기 기자