가느다란 실과 같은 형태의 섬유가 센서가 되는 길을 국내 연구진이 처음으로 개발해 냈다. 이로 인해 향후에는 센서가 옷 등에 부착되어 우리의 삶을 한 걸음 더 진보적으로 변화시킬 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI·원장 김흥남)은  세탁이 가능하고 유연하며 고감도인 섬유형 가스센서 개발에 성공했다고 지난 17일 밝혔다.

본 연구 성과는 네이처(Nature) 자매지인『사이언티픽 리포트(Scientific Reports)誌』온라인판에 지난 6일자 게재되었다.

이번 기술은 나일론이나 면, 폴리에스터 등 기존 섬유에 분자접착제를 이용해 그래핀을 코팅하여 섬유가 공기 중의 가스 유무를 확인하는 원리를 적용했다.

이로써 상온에서도 매연가스에 포함된 이산화질소(NO₂)를 만나면 그래핀 산화물의 고유 저항이 바뀌고, 그 정도의 차이를 통해 가스농도를 알려준다. 이런 방법으로 유해가스를 선택적 감지하는 가스센서 제작이 가능하다고 연구진은 설명했다.

연구원이 샤프심에 감을 만큼 실과 같은 유연한 가스센서 개발에 성공함에 따라 향후 웨어러블 기기나 의류 등에 부착함으로써 유해가스 유무를 쉽게 확인이 가능케 되었다.    이번에 개발한 섬유형 가스센서를 적용할 경우 소방대원의 화재진압, 맨홀진입 시 연결된 장치를 통해 공기상태 확인도 가능할 전망이다.

연구원은 본 가스센서가 세탁을 하거나 1천 번을 구부려도 성능을 유지한다고 말했다. 또 센서의 굵기가 마이크로미터(㎛)에서 밀리미터(㎜)의 실형태 또는 섬유라서 감지물질을 붙여 활용이 가능하고 추가적인 전력소모도 없다고 밝혔다. 향후 본 기술은 옷의 로고 등에 적용되어 근거리무선통신(NFC)을 통해 스마트폰과 연동되거나 발광다이오드(LED)를 이용해 유해가스가 인지되면 저항 값이 변해 옷에 불빛을 반짝거릴 수 있도록 만들 수 있다.

연구책임자인 연구원의 이형근 선임연구원은 “기존 고체기판 일변도로 개발된 가스센서와는 달리 유연하면서도 실생활에 밀접하게 사용되는 섬유를 기반으로 개발되어 일상  생활에 큰 변화를 줄 수 있다” 며 NO2와 암모니아 분야는 바로 적용이 가능하고 수소는 6개월 정도의 연구 시 적용할 수 있다고 덧붙였다.

본 기술은 건국대 융합신소재공학과 윤용주 박사팀과 공동 연구를 통해 개발되었으며, ETRI의 원천기술 개발 확보를 위한 R&D 파이오니어(Pioneer) 프로그램 지원으로 지난해 10월부터 개발, 관련 특허도 등록했다. 따라서 연구원은 산업체와의 협력을 통해 3년 내 상용화를 기대하고 있다.

연구원은 앞으로 본 가스센서로 감지 가능한 가스의 종류를 확대해 나갈 예정이며, 향후 본 기술을 유연전자소자 업체 또는 웨어러블 기기 업체, 섬유형 필터관련 업체 등에 기술이전 한다는 계획이다.