'입는 컴퓨터’ 현실로… 부산대 이건희·서울대 박성준 교수 연구팀, 스마트 의류 구현 성공

분자로 감싼 액체금속 상분리, 웨어러블 기능 차세대 전자섬유 개발

빨래하고 1만번 스트레칭해도 성능 유지, 봉제 가능한 두께와 강도

부산대학교와 서울대학교 공동연구팀이 실제로 착용 가능한 고신축성 전자섬유 개발에 성공하며 웨어러블 기술 상용화에 한 걸음 더 다가섰다.

부산대는 지난 12일 광메카트로닉스공학과 이건희 교수팀이 서울대 박성준 교수팀과 공동으로 50미터급 연속 생산이 가능한 신축성 전자섬유를 개발하고 이를 실제 의류 형태로 구현하는 데 성공했다.

이건희 부산대 교수, 박성준 서울대 교수, 이윤흠 카이스트 박사과정생, 서현엽 카이스트 박사과정생. 부산대 제공

해당 성과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 5월 9일 자 온라인판에 게재됐다.

'입는 컴퓨터' 실현 기대연구팀은 유연하고 전도성이 뛰어난 액체금속(LM) 입자에 주목했다. 그러나 액체 상태의 소재 특성상 누액(leakage)과 대면적 생산의 한계가 문제로 지적돼 왔다.

이에 연구진은 TPU(열가소성 폴리우레탄) 고분자로 액체금속 입자를 감싸는 복합화 기술을 새롭게 개발했다. 여기에 초음파 기반 고출력 소니케이션(sonication) 기술을 적용해, 입자 간 자가 응집과 화학적 결합을 유도, 누액 걱정 없는 안정적인 섬유 구조를 구현했다.

이건희 교수는 "전도성과 신축성을 동시에 갖춘 이중 구조 섬유를 통해 실생활에서도 안정적인 착용이 가능한 웨어러블 디바이스 제작이 가능해졌다"며 "입는 컴퓨터(wearable computer) 실현을 앞당기는 계기가 될 것"이라고 설명했다.

스마트 의류 가능성 확인연구팀은 이 섬유를 실제 봉제에 사용할 수 있도록 꼬임 구조(TSFtw, Torsionally Structured Fiber Twist) 기술을 적용, 섬유 여러 가닥을 정밀하게 꼬아 기계적 강도와 두께를 확보했다. 이 전자섬유는 기계세탁, 1만회 이상 스트레칭, 반복된 꺾임 등 실생활 상황에서도 성능을 유지했다.

특히 연구팀은 해당 섬유를 이용해 ▲심박 측정 센서 ▲무선 키보드 ▲IMU 기반 모션 트래커 ▲인터랙티브 디스플레이 등을 의류에 통합한 지능형 디지털 의류를 제작하고 다양한 환경에서의 실험을 통해 안정적인 작동을 입증했다.

이 기술은 기능성 섬유 전극을 산업 규모로 대량 생산할 수 있을 만큼 안정성과 성능을 확보했다는 점에서 큰 의의가 있다. 의료용 스마트 의류는 물론, 스포츠, 헬스케어, 군사용 웨어러블 장비 등 광범위한 분야에 응용될 수 있다.

이번 연구는 이건희 부산대 교수가 제1저자, 박성준 서울대 교수가 교신저자로 참여했으며, 카이스트 이윤흠·서현엽 박사과정생이 공동 제1저자로 이름을 올렸다.

영남취재본부 조충현 기자 jchyoung@asiae.co.kr