고려대 한창수 교수팀, 차세대 스트레처블 디바이스 핵심기술 개발 

고려대학교는 기계공학부 한창수 교수 연구팀이 기존의 스트레처블 디바이스에 주로 활용되던 하이드로젤의 단점을 해결하기 위해 비휘발성 이온젤을 사용하는 ‘차세대 스트레처블 디바이스’ 핵심기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

플렉서블 디바이스에서 한 단계 더 발전한 형태의 디바이스인 스트레처블 디바이스는, 스트레체블 헬스 모니터링 장치로 많이 응용되고 있다. 기존의 딱딱한 형태로는 피부와 일정한 접촉을 유지할 수 없어 정확한 모니터링을 하는데 한계가 있었다.

스트레쳐블 디바이스를 만들기 위해 많이 쓰이는 물질 중 하나는 고분자 네트워크 속에 액체가 분산된 구조로서 10배 이상 늘어나며 액체의 비율이 높은 투명한 젤 타입 물질이다. 그중에서도 가장 많이 연구된 것은 하이드로젤이다. 구성성분이 물로서 재료 접근성이 높으며, 생체적합성과 높은 전도도를 지니는 동시에 투명하기 때문이다. 다만 젤 속의 물이 증발함에 따라 오랜 시간 사용이 불가하다는 단점이 있었다.

하이드로젤의 단점을 보완하기 위해 이번 연구에서는 PVC(polyvinyl chloride)를 고분자 네트워크로 DBA(dibutyl adipate)를 분산질로 활용했으며 전도성 물질 [EMIM+][TFSI-]를 첨가해 전도도를 높인 이온젤을 제작하고 이를 인장센서로 활용하는 실험을 진행했다. 젤의 구성성분인 PVC, DBA, [EMIM+][TFSI-]는 소수성물질이라 습도 변화에 영향을 덜 받고 증발하지도 않는다는 장점이 있다.

이를 통해 제작된 이온젤은 300%까지 늘어날 수 있고 30회 반복 인장실험 후에도 탄성을 유지, 인장센서로서의 성능은 기존의 메탈 인장센서와 비슷하나 투명하며 잘 늘어난다는 점에서 활용 가치가 매우 높다고 연구팀은 설명했다.

한창수 교수는“이번 연구는 아직까지 구현이 어려운 스트레처블 소자에 꼭 필요한 핵심소재를 개발했다. 이를 활용해 스트레처블 디스플레이, 스트레처블 센서, 스트레처블 입력장치, 스트레처블 터치패널, 투명 수화 입력장치 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한국연구재단의 지원으로 수행된 이번 연구의 결과는 국제학술지 ‘재료화학회지A’(Journal of Materials and Chemistry A) 온라인판에 게재됐다.