이태윤 교수 공동연구팀, 웨어러블 기기에 적용 가능한 스트레인 센서 하이브리드형 고신축성·전도성 섬유 개발

변형 감지 특성을 이용한 수화 인식용 스마트 장갑 제작 성공

우리 대학교 연구진이 기존의 성능을 뛰어넘는 스트레인 센서 하이브리드형 고신축성·전도성 섬유를 개발하고, 이를 이용하여 수화 인식용 고성능 스마트 장갑을 성공적으로 제작했다.

전기전자공학부 이태윤 교수와 김대은 교수 공동연구팀은 웨어러블 기기에 적용 가능한 스트레인 센서 하이브리드형 고신축성·전도성 섬유 개발과 함께 이를 이용한 수화 인식용 스마트 장갑을 개발했다고 밝혔다.

본 기술을 이용하여 제작한 고신축성·전도성 섬유는 실제 장갑이나 의류 등에 손쉽게 부착하거나 집적할 수 있을 뿐만 아니라, 개발된 전도성 섬유가 스트레인 센서와 일체형이기 때문에 웨어러블 기기용 스마트 섬유분야에서 활용도가 매우 높을 것으로 기대된다. 또한, 이 이외에 스마트 스킨, e-헬스케어, 로보틱스 등 다양한 분야에도 적용 가능할 것으로 예상된다.

기존의 전도성 섬유는 외부에서 인장력을 가했을 때 쉽게 전기적 특성을 잃어 버리기 때문에 실제 신축성 스마트 섬유 분야에 적용하는데 한계점이 있었다. 하지만, 이번 공동 연구팀은 금속 나노와이어, 금속 나노입자와 신축성 폴리머가 복합되어 있는 전도성 섬유를 제작하여, 기존의 전도성 섬유가 지닌 한계를 극복하였다. 또한, 이렇게 제작한 고신축성·전도성 섬유는 광범위한 외부 변형에 대해서 뛰어난 변형 감지 능력을 지닌 스트레인 센서 특성을 보여주기 때문에, 이를 이용한 고성능 스트레인 센서 하이브리드형 고신축성·전도성 스마트 섬유 구현이 가능하다. 공동 연구팀은 개발한 고신축성·전도성 섬유를 장갑에 부착하여 사람의 손 동작을 인식하여 수화를 인식할 수 있는 스마트 장갑을 제작하였고, 영어알파벳을 표현하는 수화 동작을 인식할 수 있음을 성공적으로 보여주었다.

이번에 개발한 고신축성·전도성 섬유는 손쉽게 장갑이나 의류 등에 부착하거나 집적할 수 있고, 전도성 섬유와 스트레인 센서가 일체형일 뿐만 아니라, 사용자가 이물감을 느끼지 않기 때문에 웨어러블 스마트 섬유 분야에서 활용도가 매우 높을 것으로 기대하고 있다.

또한 본 기술은 기존 기술보다 한층 더 발전된 스마트 섬유 센서 기술을 보여주었을 뿐만 아니라, 기존의 웨어러블 센서보다 제작방법이 쉽고, 제작비용도 낮아 실제 스마트 섬유 산업에 손쉽게 적용 가능하기 때문에, 그 파급력이 매우 클 것으로 예상된다.

‘Advanced Functional Material’지 표지 논문에 선정

이태윤 교수와 김대은 교수 공동 연구팀은 “기존의 성능을 뛰어넘는 특성을 지닌 이번 스트레인 센서 하이브리드형 고신축성·전도성 섬유는 웨어러블 스마트 기기 및 섬유 분야에서 세계적 기술을 선점하였을 뿐만 아니라, 안경, 시계 등과 같은 한정적인 형태만을 보여주고 있는 기존의 웨어러블 산업 분야에서 더 나아간 형태의 미래형 웨어러블 스마트 섬유 기술을 제시하고 있다. 앞으로 웨어러블 스마트 섬유뿐만 아니라 스마트 스킨, 헬스케어, 로보틱스 등 다양한 분야에 응용되어 관련 분야 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대 된다”고 밝혔다.

이번 연구는 과학적 성과를 인정받아 재료분야 국제 최상위 학술지인 ‘Advanced Functional Material’에 표지 논문(front cover)으로 선정되어 6월에 발표될 예정이다.