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인공근육에 쓰는 DNA 닮은 고탄성 전기 섬유 나왔다

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2019년 02월 18일 14:36 프린트하기

연구를 주도한 손원경 DGIST 스마트섬유융합연구실 연구원(왼쪽)과 최창순 선임연구원. -사진 제공 DGIST
연구를 주도한 손원경 DGIST 스마트섬유융합연구실 연구원(왼쪽)과 최창순 선임연구원. -사진 제공 DGIST

유연하면서도 전기를 잘 통하는 섬유를 국내 연구팀이 개발했다. 가볍고 유연한 배터리나 전극 등에 응용할 수 있어 ‘입는 전자제품’이나 ‘인공근육’을 개발할 때 도움이 될 것으로 기대된다.


대구경북과학기술원(DGIST)은 손원경 스마트섬유융합연구실 연구원과 최창순 선임연구원팀이 길이가 최대 16배까지 늘어나고 잘 휘면서 전기가 잘 통하는 고탄성 다기능 섬유를 개발했다고 18일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 1월 25일자에 발표됐다.


손 연구원팀은 DNA의 구조를 모방해 나선형으로 꼬인 섬유를 개발했다. DNA는 이중 나선 구조의 ‘꼬인’ 구조를 지니는데, 좁은 세포 핵 안에 가능한 많은 DNA를 넣기 위해 꼬인 DNA를 여러 번에 걸쳐 다시 꼬는 ‘슈퍼코일’ 구조를 지닌다.


손 연구원팀은 의료용으로 흔히 사용되는 신축성 소재인 스판덱스 섬유를 탄소나노튜브로 감싼 뒤 이를 여러 번 꼬아서 슈퍼코일 구조를 완성했다. 탄소나노튜브는 탄소를 이용해 홑 겹의 기둥 형태 구조로 만든 나노소재로, 유연하면서도 전기를 잘 통해 미래 전자소자 등에 응용할 수 있다.


연구 결과, 이렇게 만든 섬유는 길이 방향으로 최대 16배까지 늘어났으며, 길이가 늘어나도 전기를 통하는 성질(전기전도도)이 5%밖에 떨어지지 않았다. 최 선임연구원은 “기존 기술로는 섬유전극이 잘 늘어나면 전기적 특성이 떨어졌는데, 이번에 극복했다”고 말했다. 또 잡아당기는 힘을 제거하면 곧바로 원래의 길이를 회복했다. 다른 기기와 잘 조화를 이뤄서, 이 섬유에 에너지 저장 물질을 붙여서 전기를 저장하는 성능이 월등히 높은 늘어나는 축전지(커패시터)를 개발하는 데에도 성공했다. 

 

슈퍼코일 섬유 제작 모식(왼쪽)과 이렇게 만든 섬유를 확대한 모습. -사진 제공 DGIST
슈퍼코일 섬유 제작 모식(왼쪽)과 이렇게 만든 섬유를 확대한 모습. -사진 제공 DGIST

연구팀은 이 섬유에 전기가 통하지 않는 절연층을 입히고 에너지 저장 물질을 도입하는 등 추가적인 기술을 접목하면 신축성이 중요한 신호 전송용 케이블이나 로봇팔, 인공근육, 휘어지는 전자제품의 회로, 고성능 배터리 등에 응용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.


최 선임연구원은 “이 섬유로 간단한 직물을 만들 수 있다”며 “다만 완전한 의복을 만들려면 기존의 옷 만드는 기계와의 호환성 등의 문제로 시간이 걸릴 것”이라고 말했다.
 

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