멍게 껍질이 유해가스 유출 여부를 감지하는 웨어러블 센서로 탈바꿈한다.

한국과학기술연구원(KIST)은 후처리 공정 없이 연속으로 대량생산이 가능한 섬유형 이산화질소 센서를 개발했다고 3일 밝혔다. 이번 연구에는 정현수(사진) 기능성 복합소재연구센터 박사와 이승기 박사 연구팀, 정희태 한국과학기술원(KAIST) 교수 연구팀이 참여했다.

KIST와 KAIST 연구팀은 멍게껍질에서 나노셀룰로오스(녹색 식물, 다양한 형태의 조류 및 난균류의 세포벽을 구성하는 요소)를 추출한 후 이것을 탄소나노튜브(탄소원자로만 이루어진 원통형의 나노 구조체)와 결합해 복합섬유를 제조했다.

복합섬유 연속 방사 공정 모식도. / KIST 제공
복합섬유 연속 방사 공정 모식도. / KIST 제공
기존의 섬유 기반 센서 소재 대부분은 일반 섬유에 전도성 소재와 센서 소재를 혼합해 코팅하는 방식으로 만들었다. 하지만 저항이 높아 높은 전압이 필요하고, 섬유에 코팅하는 소재의 결합력이 떨어져 내구성이 좋지 않았다. 그래핀 산화물(흑연의 산화를 이용한 화학적 박리를 통해 얻는 탄소원자로만 이루어진 2차원 평면을 가지는 그래핀의 산화물 형태) 기반 섬유도 등장했지만, 후처리 공정이 필요하고 유연성이 떨어지는 등 문제가 있었다. 나노셀룰로오스 기반 섬유가 등장한 이유다.

연구팀이 개발한 복합 섬유는 기계적 강도와 유연성을 동시에 보유했고, 일반 섬유와 조합한 직조도 가능하다. 실제로 연구팀은 복합섬유를 삽입한 직물을 만들어 유해가스인 이산화질소를 감지하는 데 성공했다.

정현수 KIST 박사는 "이산화질소 외에 다른 유해가스 검출용 웨어러블 소재를 개발하는 데 매진하겠다"라고 밝혔다.

소재 분야 유명 국제저널인 ‘ACS Nano’(IF: 13.71, JCR 분야 상위: 4.04%)는 연구팀의 연구 결과를 최신 호에 게재했다. KIST는 제조 기술에 대한 국내 특허를 출원했다.


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