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나노 신소재 '멕신' 전기 잘 통하는 긴 섬유로 만들었다

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나노 신소재 '멕신' 전기 잘 통하는 긴 섬유로 만들었다

2020.06.07 15:52
웨어러블 기기, 전선, 센서 등 응용 기대
한태희 한양대 교수와 엄원식 연구원이 개발한 멕신을 섬유화하면서 전기전도도를 유지하는 제조 공정을 개발했다. 한국연구재단 제공
한태희 한양대 교수와 엄원식 연구원이 개발한 멕신을 섬유화하면서 전기전도도를 유지하는 제조 공정을 개발했다. 한국연구재단 제공

 

중금속 원자로 이뤄진 작고 얇은 판 모양의 나노 신소재 ‘멕신’을 전기가 잘 통하는 긴 섬유 모양으로 가공하는 기술이 나왔다. 웨어러블 디바이스과 가스 센서 등 차세대 전자제품 제조에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.


한국연구재단은 한태희 한양대 유기나노공학과 교수와 엄원식, 신환수, 암바드 로한 연구원팀이 상온에서 높은 전기전도도를 유지하는 멕신 나노물질 섬유를 제조하는 데 성공했다고 7일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스' 4일자에 발표됐다.


멕신은 탄소와 티타늄 등 중금속원자를 이용해 제조한 얇은 판 모양의 소재다. 전기전도성과 열 전도성이 뛰어나고 강도가 높아 차세대 전자제품에 널리 쓰일 것으로 기대되고 있다. 하지만 멕신을 전자제품에 자유로이 활용하기 위해서는 멕신 나노입자를 고농도 용액으로 만든 뒤 응고시켜 긴 섬유 형태로 뽑아내는 기술이 중요한데, 기존에는 멕신을 섬유로 만들면 전기전도성이 크게 떨어지는 단점이 있어 응용이 더뎠다.


한 교수팀은 작고 얇은 멕신을 제거하는 방법으로 기존보다 크고 넓은 멕신을 제조한 뒤 이를 서로 엉키지 않고 일정한 간격과 방향으로 배열해 서로 결합시키는 방법으로 1m 이상의 긴 멕신 섬유를 만드는 데 성공했다. 연구팀은 먼저 알루미늄을 일종의 ‘틀’로 활용해 멕신 전구체를 만든 뒤 알루미늄 틀을 제거해 판 모양의 멕신을 만들었다. 마치 얇은 판 위에 김을 양식한 뒤 판을 제거하는 것과 비슷하다. 그 뒤 무질서하게 놓인 벡신을 용액을 이용해 일정한 간격과 방향으로 배열하고 이를 긴 섬유 형태로 뽑아냈다. 

 

연구팀이 개발한 멕신 섬유화 기술 과정이다. 한국연구재단 제공
연구팀이 개발한 멕신 섬유화 기술 과정이다. 한국연구재단 제공

이렇게 제조한 멕신 섬유는 전기전도성이 기존의 멕신 섬유의 약 20배, 강도는 10배 높았다. 연구팀은 “강도는 탄소로 만든 나노 신소재인 그래핀에 버금가는 전기전도성과 강성”이라고 말했다. 더구나 기존의 고온 공정이 아닌 상온 공정을 이용해 상용화 응용 가능성도 높였다.


연구팀은 개발한 멕신 섬유를 발광다이오드(LED)의 전선과 이어폰 케이블에 적용한 결과 기능이 정상적으로 작동함을 확인했다. 한 교수는 “멕신은 종류가 수십여 종으로 다양한 만큼 다양한 특성을 가진 신소재 섬유를 만들 수 있다”라며 “전선이나 웨어러블 기기 제조는 물론, 가스 감지 효과를 지녀 의복형 센서로도 이용될 수 있을 것”이라고 말했다. 

 

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