고려대, 한지에 나노 신소재 '맥신' 결합 … 빨 수 있는 착용형 스마트섬유 개발

고려대학교는 기계공학부 최원준 교수 연구팀이 노스웨스턴대 서병석 박사와 함께 우리나라 전통 종이인 한지와 금속성 신소재 맥신(MXene)을 결합한 다기능 스마트 섬유를 개발했다고 22일 밝혔다.

금속성 나노 물질 맥신(MXene)은 전기전도성이 높아 반도체, 전자기기, 센서 등 여러 사업에 활용된다. 특히 물과 친해 용액으로 제작해 섬유에 도포할 수 있다.

그러나 맥신은 외부 환경에 큰 영향을 받고 쉽게 변형돼 섬유에 적용해 옷으로 만들기 어려웠다.

공동 연구팀은 수용성 고분자인 폴리비닐알코올(PVA)과 폴리아크릴산(PAA)을 활용해 맥신에 안전성을 부여했다. 이어 수분에 상대적으로 강한 한지와 비대칭 구조로 결합해 새로운 섬유 소재를 개발했다.

이번에 개발한 다기능 스마트 섬유는 높은 전도성과 내산화성, 넓어진 층간 간격을 갖고 있어 에너지 자체 생산이 가능하다. 공동 연구진은 수분 흐름을 이용한 에너지 수확 실험 결과 해당 섬유에 20㎕(마이크로리터, 1㎕는 100분의 1ℓ)의 소금물을 적용 시 60분 이상 안정적으로 전력이 공급되는 것을 확인했다. 또한 낮은 전압에도 높은 발열 효과가 나타났다.

해당 섬유는 착용자의 체온을 유지하는 기능이 뛰어나 화재 현장이나 산업 현장에서 신체를 보호할 수 있다. 또한 전자기파 차단 성능도 있어 군사용 전자기기, 의료용 센서, 스마트 의류에 사용할 수 있다. 세탁이 가능해 실용성도 갖췄다.

이번 연구는 재료공학 분야의 세계적인 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'에 지난 3일 온라인 게재됐다. 최 교수와 서 박사가 교신저자, 고려대 김지헌·최용 연구원이 제1저자로 참여했다.

이번 연구는 국방과학연구소의 미래도전국방기술사업, 한국연구재단 중견연구사업·선도연구센터사업의 지원을 받아 이뤄졌다.