[과학을 읽다]실크로 값싼 전자섬유 만든다

국내 연구팀, 관련 기술 내놓아

▲국내 연구팀이 실크를 이용해 값싼 전자섬유를 만들어 관심을 모으고 있다.[사진제공=한국연구재단]

[아시아경제 정종오 기자] 실크로 저렴한 '전자섬유'를 만드는 기술이 나왔습니다. 국내 연구팀이 값비싼 접착제 없이 실크에 산화 그래핀을 코팅해 전자섬유로 만드는 기술을 내놓았습니다. 산화 그래핀이란 탄소를 질산과 황산으로 산화시켜 만든 물질을 말합니다. 섬유와 그래핀의 대량 합성을 위해 주로 사용됩니다. 화학적, 열적 방법을 통해 그래핀을 입힌 전자섬유로 환원할 수 있습니다.

전자섬유는 생체 정보를 측정하는 바이오 셔츠, 신형 전투복, 입는 컴퓨터 등에 사용됩니다. 제조비용과 복잡한 공정으로 상용화에 어려움이 많습니다.

연구팀은 산화 그래핀 수용액에 누에로부터 얻은 전기방사 실크 섬유를 담구고 말리는 과정을 반복했습니다. 실크와 산화 그래핀 사이의 여러 작용기를 이용했습니다. 상호작용을 통해 아무런 매개체 없이 산화 그래핀을 실크에 간단한 방법으로 도입했습니다.

실크에 도입 된 산화 그래핀의 전기적 특성을 향상시키기 위해 요오드화수소산(Hydroiodic Acid)을 이용한 화학적 환원 방법을 이용했습니다. 산화 그래핀의 산소 작용기를 최대한 제거해 그래핀과 가까운 성질을 갖게 했습니다. 실크는 고온에서도 안정적인 파이로프로틴(Pyroprotein)으로 알려져 있어 산화 그래핀을 환원하는 방법 중 강산이 들어가는 화학적 환원 방법 외에 비교적 간단한 방법인 열적 환원 방법을 이용한 전자섬유를 제작할 수 있었습니다. 파이로프로틴이란 고온에서도 안정적 천연 단백질 섬유(실크)를 의미합니다.

이 같은 방법으로 만들어진 전자섬유는 기존의 다른 매개체를 이용한 전자섬유와 비슷한 전기 전도성(약 10S/㎝)을 보였습니다. 구부림, 세탁, 온도 변화에도 크게 변화하지 않는 안정적 전자섬유라는 사실을 실험을 통해 입증했습니다. 수소결합이 쉽고 고온에 강한 실크의 특성에 주목했습니다.

이번 연구는 아무런 매개체 없이 간단한 코팅 방법을 사용해 실크와 그래핀과 결합을 구현하는데 성공한 점이 특징입니다. 고온에서도 안정적 실크의 독특한 특성을 이용해 산화 그래핀을 환원하는 과정 중에 다른 화학 약품 없이 열을 이용한 환원 방법을 적용할 수 있습니다.

간단한 방법으로 전자섬유를 만들 수 있어 비용절감은 물론 시간을 줄이는 등 경제성을 확보한 방법을 제시했습니다. 이번 연구를 통해 단순한 전기적 특성을 지니는 섬유로써의 역할뿐 아니라 휴대용 디스플레이, 입을 수 있는 전자기기, 유해물질 센서, 반도체성 섬유 등의 다양한 분야에도 적용가능 한 다기능 전자섬유 개발도 나올 것으로 기대됩니다.

이번 연구는 인천대 김병훈, 인하대 진형준 교수 연구팀이 수행했습니다. 국제 재료공학 학술지 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials) 11월29일자(논문명 : Pyroprotein-based electronic textiles with high stability)에 실렸습니다.

김병훈 교수는 "이번 연 구성과는 실크를 사용해 더 빠르고 저렴하게 전자섬유를 제작할 수 있는 기술을 개발한 것"이라며 "앞으로 휘어지는 휴대용 디스플레이, 입을 수 있는 전자기기, 유해물질과 미세먼지 센서 개발에 기여할 것으로 기대된다"고 말했습니다.