착용가능 고성능 배터리 상용화 가능성↑
착용가능 고성능 배터리 상용화 가능성↑
  • 함예솔
  • 승인 2019.02.20 07:15
  • 조회수 1099
  • 댓글 0
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뭘 발견했는가?

  • 최대 16배 늘어나면서 동시에 전기적 특성을 유지할 수 있는 고탄성ㆍ다기능섬유(슈퍼코일 섬유)를 개발했다고 합니다. 
  • 이 연구는 <Nature Communications>에 게재됐으며, 에너지 소재 분야에서 주요 논문으로 선정됐습니다. 

 

연구팀은 상용화된 스판덱스 섬유와 탄소나노튜브를 코일화 한 슈퍼코일섬유 제작 모식도와 섬유를 확대했을 때의 모습. 출처: DGIST
상용화된 스판덱스 섬유와 탄소나노튜브를 코일화한 슈퍼코일섬유 제작 모식도와 섬유를 확대했을 때의 모습. 출처: DGIST

어떻게 조사했나?

  • 연구팀은 DNA 구조에서 영감을 받고 이를 모방한 섬유를 만들려했습니다. 
  • 탄소나노튜브로 둘러싼 스판덱스 섬유를 꼬아서 슈퍼코일 구조(코일의 코일화)를 구현했습니다. 
  • 개발된 섬유는 길이 방향이 최대 16배까지 늘어나면서도 전기전도도 저하가 발생하지 않았습니다. 

 

슈퍼코일 섬유전극을 길이 방향으로 1000%(초기 길이의 11배) 늘인 후 다시 원래 상태로 복원한 사진. 섬유의 우수한 기계적 회복성으로 인해, 늘리 기 전/후 물리적으로 큰 차이가 없음을 확인함. 출처: DGIST
슈퍼코일 섬유전극을 길이 방향으로 1000%(초기 길이의 11배) 늘인 후 다시 원래 상태로 복원한 사진. 섬유의 우수한 기계적 회복성으로 인해, 늘리 기 전/후 물리적으로 큰 차이가 없음을 확인함. 출처: DGIST

특이한 점은?

  • 개발된 새로운 개념의 고신축성 슈퍼코일섬유는 기존의 스판덱스 섬유와 달리 섬유를 꼬아서 만듭니다.
  • 꼬아 만든 섬유는 마치 전화기선처럼 자신의 원래 길이보다 늘어날 수 있는 특성을 갖추게 되는데, 이번에 개발한 슈퍼코일섬유는 최대 16배까지 늘어날 수 있습니다.

 

어디에 쓸 수 있나?

  • 고신축성이 필요한 신호전송용 케이블 외에도 로봇팔과 그 외골격, 또는 고도의 유연성이 요구되는 전자회로 등 여러 산업분야에 적용할 수 있을 것으로 기대됩니다. 
  • 또한, 슈퍼코일섬유를 활용한 새로운 축전지 개발 가능성도 보여줬습니다. 슈퍼코일섬유를 활용해 높은 정전용량값을 가지면서 에너지 저장용량을 11배까지 늘릴 수 있는 고탄성의 웨어러블 슈퍼캐패시터를 구현하는 실험에 성공했습니다. 이는 향후 착용 가능한 고성능 배터리 상용화의 가능성을 보여줍니다. 

 

이 연구가 왜 중요할까?

  • 섬유를 활용해 실생활에서 활용 가능한 전자제품을 개발하는 1차원 도체 연구ㆍ개발은 웨어러블 디바이스, 생체센서, 이식 가능 미세 디바이스 등 다양한 소자분야에 폭넓게 사용될 수 있어 최근 연구 관심도가 높은 분야입니다. 
  • 기존에 없던 새로운 구조의 섬유전극을 만들었고, 그 성능이 신축성 전극부분에 한해 세계최고 수준입니다. 

 

최창순 선임연구원. 출처: DGIST
최창순 선임연구원. 출처: DGIST

 

 

"이번 연구를 통해 섬유전극의 초고신축성을 확보하고 기존 기술의 한계였던 전기적 특성 저하를 최소화했습니다. 이번에 개발한 슈퍼코일 섬유에 다른 기능을 부여할 수 있는 연구를 더 진행해 머지않아 웨어러블 디바이스 분야에서 슈퍼코일섬유가 효과적이고 범용적인 기재로 거듭날 수 있도록 노력하곘습니다"

-DGIST 스마트섬유융합연구실 최창순 선임연구원-


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