움직임과 땀 모두 전력으로…스마트 의류용 섬유 개발

KIST, 마찰전지 섬유와 땀 전지 섬유 직조한 섬유 개발

사람이 활동할 때 생기는 마찰뿐 아니라 습기와 땀까지 에너지원으로 활용하는 스마트 섬유가 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 전자재료연구센터 송현철 책임연구원과 장지수 선임연구원팀이 마찰전기 섬유와 땀 전지 섬유를 엮어 전기를 만드는 새로운 스마트 의료용 섬유 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

마찰에서 전기를 얻는 마찰전기 섬유와 땀 속 포도당을 전기 에너지로 바꾸는 땀 전지 섬유는 쓸모없는 에너지를 전기로 변환해 활용하는 기술인 '에너지 하베스팅'의 대표적 예다.

다만 마찰전기 섬유는 습도에 취약해 땀에 의해 전력 효율이 낮아지는 문제가 있었고, 땀 전지는 만드는 전력이 적어 둘 다 상용화가 쉽지 않았다.

이에 연구팀은 두 섬유의 단점을 강화하는 한편, 이들 섬유를 직조 방식으로 짜 두 섬유의 장점을 모두 결합할 수 있게 했다.

마찰전기 섬유는 섬유 소재인 탄성중합체에 설탕을 혼합해 녹이는 간단한 제조 공정을 활용해 마찰 표면적을 늘려 성능을 키웠고, 땀 전지 섬유는 이온 염과 파릴렌 물질을 코팅해 발전 성능을 키웠다.

이렇게 만든 마찰전기 섬유 1개와 땀 전지 섬유 36개를 짜서 만든 의료용 섬유 두 개를 연결해 인체에 붙인 결과, 움직임과 땀으로부터 전압 3V가 필요한 위치추적 센서를 구동하는 데 성공했다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 이 섬유가 단순한 코팅과 직조 기술만으로 대면적으로 생산할 수 있어 제작 단가를 낮으며, 10회 이상 세탁해도 전기에너지 발생 성능이 유지된다고 강조했다.

송 책임연구원은 "특히 소방관, 군인, 산악인 등 극한 환경에서 활동하는 종사자들을 위한 전원공급원으로 적용이 기대된다"며 "스마트 의류에 적용해 다양한 신체 정보들을 제공해주는 센서로 활용하기 위한 추가 실험도 진행 중"이라고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 '어드밴스트 에너지 머티리얼스' 최신 호에 실렸다.

/연합뉴스