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옷처럼 세탁 가능한 전자섬유 나온다

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옷처럼 세탁 가능한 전자섬유 나온다

2019.04.23 12:11
임정아 한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단 책임연구원 연구팀이 세탁을 해도 성능이 유지되는 섬유형 트랜지스터를 개발했다. 향후 차세대 웨어러블 제품에 응용이 가능할 것으로 기대된다. KIST 제공
임정아 한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단 책임연구원 연구팀이 세탁을 해도 성능이 유지되는 섬유형 트랜지스터를 개발했다. 향후 차세대 웨어러블 제품에 응용이 가능할 것으로 기대된다. KIST 제공

국내 연구팀이 세탁이 가능한 전자 섬유에 들어가는 트랜지스터를 개발했다. 전자섬유는 섬유 성질과 함께 전기적 성질도 갖고 있어 입는 전자기기에 사용될  차세대 소재로 기대를 모으고 있다.


한국과학기술연구원(KIST)은 임정아 광전소재연구단 책임연구원 연구팀이 세탁을 해도 성능이 유지되는 섬유형 트랜지스터를 개발했다고 23일 밝혔다. 트랜지스터는 전류나 전압흐름을 조절해 증폭 및 스위치 역할을 하는 소자로 전자섬유 구현에 필수적인 부품이다.


최근 웨어러블 전자소자가 주목을 받으며 옷과 같은 섬유에 전자소자의 기능이 결합한 전자섬유 연구가 활발하다. 전자섬유는 유연하고 편안해 하루 종일 착용해도 착용에 따른 피로감이 적다. 


하지만 현재 기술력은 옷감에 센서와 같은 딱딱한 전자소자 자체를 붙이거나 전도성 섬유를 이용해 소자들 사이를 연결하는 수준에 머물고 있다. 이런 이유로 진짜 섬유로 된 옷을 입는 것 같은 편안함을 느끼거나 높은 전류값을 얻는데 한계가 있다. 또 세탁을 위해 보호막을 트랜지스터에 씌우면 다른 전자 소자들과 연결하기 어려워 복잡한 전자 회로를 만들기 어렵다. 


연구팀은 꼬은 형태의 전극 기반의 트랜지스터를 개발했다. 꼬은 전극 위에 보호막을 씌워 세탁이 가능하도록 했다. 연구팀은 “이 구조를 통해 실의 길이와 반도체의 두께를 조절해 -1.3V 이하에서 기존에 개발된 트랜지스터보다 전류를 1000배 이상 얻을 수 있다”고 밝혔다.


또 연구팀은 1000번 이상 구부리거나 원통형의 물체 등에 트랜지스터를 감아 약 7mm까지 접은 후에도 성능이 80% 이상 유지되는 것을 확인했다. 트랜지스터를 세제를 넣은 물에 세탁한 후에도 성능이 유지된 것으로 나타났다. 


임 연구원은 “이번 연구결과는 그동안 전자섬유의 한계로 지적되었던 낮은 전류, 높은 구동전압, 세탁 내구성 등의 문제를 해결할 수 있는 새로운 소자 구조를 제시한 것”이라며 “차세대 웨어러블 컴퓨터나 인체신호 모니터링 기능을 가진 스마트 의류 등 차세대 웨어러블 제품을 개발에 도움이 될 것”이라고 밝혔다.


이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스 머터리얼즈’ 12일 온라인판에 발표됐다.

 

본 연구에서 개발된 트랜지스터를 세게 용액에 담그고 세탁하는 사진(왼쪽). 기존 섬유형 트랜지스터를 물에 담근후 성능과 개발한 트랜지스터를 세제용액에 담궈 세탁 전, 후의 성능을 비교한 전류-전압 특성 그래프(오른쪽). KIST 제공
본 연구에서 개발된 트랜지스터를 세게 용액에 담그고 세탁하는 사진(왼쪽). 기존 섬유형 트랜지스터를 물에 담근후 성능과 개발한 트랜지스터를 세제용액에 담궈 세탁 전, 후의 성능을 비교한 전류-전압 특성 그래프(오른쪽). KIST 제공

 

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