10만번 구부려도 그대로? ETRI 그래핀 기반 직물형 센서 개발

ETRI 김성준, 최춘기 박사팀 탄소나노튜브와 그래핀 접목
모션센서 제작도 성공‥ 향후 의족과 의수에도 적용 기대

그래핀/탄소나노튜브 기반의 직물형 스트레인-압력 복합센서. …제조 공정 모식도 및 모션 감지를 위한 글러브(장갑) 테스트(사진)

10만 번 구부려도 방수가 되고 높은 전도성을 갖는 그래핀 기반 직물형 센서가 개발됐다.

ETRI 연구진은 면섬유와 같은 직물을 그래핀 및 탄소나노튜브를 섞은 용액에 담갔다 빼고 건조공정을 거쳐 압력 및 변형 정도를 동시 측정 가능한 직물형 복합센서 개발에 성공했다.

이 센서를 면장갑에 접목해 손가락 동작에 따른 움직임을 감지하는 모션센서 제작도 성공했는데, 향후 로봇과 의족·의수에도 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

연구진의 그래핀 기반 직물형 센서는 얇지만 단단하고 땀이나 약품 안전하다. 특히 세탁을 해도 문제가 없어 방수특성도 뛰어나다는 평이다.

이 연구개발 성과의 핵심은 환원 그래핀과 탄소나노튜브를 결합했다는 점이다. 대면적으로도 제작이 가능하고, 디자인이나 크기에 제한이 없어 천에 바로 적용해도 문제가 없다. 또 재료 자체가 센서이기 때문에 천에 코팅을 입히는 것과 같다. 염료를 코팅하듯 전도성 그래핀을 입힌 것으로, 원하는 만큼 잘라서 센서로 활용이 가능하다는 이야기다.

ETRI 관계자는 “탄소나노튜브를 그래핀이 코팅된 직물과 접목, 전기전도도를 증가시켰고 탄소나노튜브의 복잡한 네트워크 구조로 10만 번 구부리거나 압력을 진행해도 내구성에 문제가 없다”고 설명했다.

연구진은 향후 로봇의 손 또는 의족과 의수를 착용하는 환자에 보급할 계획이다. 특히 자세가 중요한 육상 선수의 경우 유니폼, 장갑, 양말 등 스포츠 의류에 센서를 장착해 스타트 모션 동작을 신호를 읽는 기술로도 활용될 가능성이 크다. ETRI는 이밖에도 침대와 자동차 부품에 기술이전을 통한 상용화에 나설 전망이다.

이 과제는 2011년부터 연구가 시작됐고, ETRI 김성준 박사가 제1저자, 최춘기 박사는 교신저자다.
이해미 기자