국내 연구진이 신축성이 우수한 마이크로 스케일의 전기방사 섬유를 개발하고 땀의 미세한 포도당 수치 진단이 가능한 웨어러블 의복 제작에 성공했다.

KAIST는 박인규 기계공학과 교수와 정준호 한국기계연구원 박사 공동연구팀이 ‘전기방사 섬유 상 금속 및 금속산화물 기반 나노구조체 전사 기술’을 개발했다고 13일 밝혔다.

연구팀은 일상 속 웨어러블 헬스케어 응용을 위해 기반 고분자의 열적 거동 특성(열 변형 특성)과 산소 플라즈마 처리를 통한 표면 특성을 고려, 신축성이 우수한 마이크로 스케일의 전기방사 섬유 위 금속·금속산화물 나노구조체의 안정적인 전사를 처음으로 선보였다.

연구팀은 금속·금속산화물 기반의 정교한 나노구조체를 수 마이크로 스케일의 곡면 형태인 전기방사 섬유 위에 전사하는 안정적인 공정을 개발했다.

나노 원형, 마이크로 원형, 나노 사각형, 나노 그물, 나노 라인, 나노 십자가와 같은 다양한 구조체의 전기방사 섬유 상 전사가 가능할 뿐 아니라, 금, 은, 알루미늄, 니켈과 같은 금속 재료부터 이산화티타늄, 이산화규소와 같은 금속산화물까지 다양한 재료의 나노구조체 전사가 가능해졌다.

연구팀은 열 성형이 가능한 열가소성 고분자를 선정해 안정적으로 섬유화했으며, 산소 플라즈마 처리를 통한 나노구조체 지지 고분자의 식각과 표면 개질로 인한 화학적 결합 증진을 유도한 바 있다.

이는 착용할 수 있는 전기방사 섬유 위에 나노구조체가 결합돼 다양한 기능성 의복의 고안은 물론 웨어러블 시스템 영역을 확장할 것이라는 데 의미가 크다고 연구팀은 설명했다.

박 교수는 “개발된 차세대 전기방사 섬유상 나노구조체의 전사 공정은 본질적인 문제인 섬유 상 나노구조체의 적용 한계, 낮은 범용성, 대량 생산의 어려움을 해결할 수 있을 것”이라면서 “이는 웨어러블 나노기술의 압도적 선도 국가가 되기 위한 발판이 될 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼스’ 온라인판에 4월 게재됐다.

구본혁 기자