전기 생산·유해가스 감지 동시 수행 ‘다기능 섬유소자’ 개발 작성일 07-08 21 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="XMDYqjHlhe"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="aca35c975bdc929672cd71242521e245ca9c41b0ea315bb59c997320427e023f" dmcf-pid="ZRwGBAXSWR" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/08/joongang/20260708153452967ijwj.jpg" data-org-width="1060" dmcf-mid="HoYzRSB3vd" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/08/joongang/20260708153452967ijwj.jpg" width="658"></p> </figure> <p contents-hash="3fddd85b078cd06300b0be1cc90bebabbf63a67f7efa4acd9718483662f5cea7" dmcf-pid="5erHbcZvyM" dmcf-ptype="general"> 한국재료연구원(KIMS·원장 최철진)과 부산대 공동연구팀이 전기 생산과 유해가스 감지를 동시에 수행할 수 있는 다기능 섬유형 전자소자를 개발했다. 이번 연구에는 KIMS 에너지·환경재료연구본부 송명관 박사 연구팀, 융·복합재료연구본부 이희정 박사 연구팀, 부산대 이형우 교수 연구팀, 한국항공대 신명훈 교수 연구팀이 참여했다. </p> <p contents-hash="37145445dc2a54c6b5da755435ff76007a75e56b357f098296eaa27684a2bcb8" dmcf-pid="1dmXKk5Tyx" dmcf-ptype="general">연구팀은 섬유 한 가닥이 스스로 전기를 만들고 황화수소(H2S) 가스를 감지하는 자가발전형 안전 센서로 작동할 수 있음을 확인했다. 향후 스마트 의류, 산업안전용 웨어러블 기기, 사물인터넷(IoT) 센서 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. </p> <p contents-hash="87bb3f773b212600defdee1fe4ecc076b407d1523d27d20175265f0c5d7f00ca" dmcf-pid="tJsZ9E1yvQ" dmcf-ptype="general">최근 웨어러블 전자기기와 IoT 기술이 발전하면서 외부 전원에 의존하지 않고 주변 환경을 감지할 수 있는 섬유형 전자소자 개발이 주목받고 있다. 다만 기존 섬유형 태양전지는 발전 효율과 내구성에 한계가 있었고, 대부분 전력 생산 등 단일 기능에 머물렀다. </p> <p contents-hash="aa77d3bedb1badd2a89ee89bee89406e961bece24fcabec5dcd0e7ce8c9738c8" dmcf-pid="FLCtfr3GvP" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 한계를 보완하기 위해 섬유형 태양전지에 유해가스 감지 기능을 더한 금속-유기 골격체(MOF)를 적용한 다기능 섬유 전자소자를 개발했다. MOF는 금속 이온과 유기 분자가 3차원으로 연결된 다공성 소재로, 내부 표면적이 넓고 미세한 기공이 많아 가스 흡착, 센서, 에너지 소자 등에 활용된다. </p> <p contents-hash="594f5ffa34173b66b8943ee90e37d61e1473797398c0633627120768eb636e04" dmcf-pid="3ohF4m0HW6" dmcf-ptype="general">연구팀은 대표적인 MOF 소재인 UiO-66에 불소와 아민기를 각각 도입해 태양전지와 가스센서에 적합한 기능성 소재를 합성했다. 이후 이 소재를 섬유형 염료감응 태양전지의 이산화티타늄 광전극에 적용했다. 넓은 내부 표면과 미세한 기공 구조를 바탕으로 태양전지에서는 염료를 더 많이 붙잡아 발전 효율 향상에 기여하고, 유해가스가 닿았을 때는 가스 분자를 빠르게 포착한다. </p> <p contents-hash="32582038b70274589afe43c80a0fc1301121e07187fd87284dc8942597cbbf3e" dmcf-pid="0gl38spXS8" dmcf-ptype="general">개발된 소자는 빛을 받아 전기를 생산하면서 황화수소 가스에 반응하는 구조를 갖췄다. 광전변환효율은 7.16%로, 기존 이산화티타늄 광전극보다 약 29% 높았다. 강한 햇빛뿐 아니라 실내조명 아래에서도 전기를 생산했다. 황화수소 가스에는 약 9초 만에 반응해 빠른 감지 성능을 보였다. </p> <p contents-hash="258d0ce9f54d5e0b92b4509198e2adf09d719a4da76dad2a57fbd00bac07e5fe" dmcf-pid="paS06OUZS4" dmcf-ptype="general">내구성도 확인됐다. 1500회 이상 반복해 구부린 뒤에도 초기 성능의 약 80%를 유지했다. 20회 세탁 후에도 80% 이상의 성능을 유지해 착용과 세탁 환경에서의 적용 가능성을 보였다. 외부 전원이나 별도 센서 장치 의존도를 낮출 수 있다는 점도 특징이다. </p> <p contents-hash="ce08cdac9091aeb6e643e6ebf9054fc47a90c187170081db4dbd9ee2c614311b" dmcf-pid="UNvpPIu5vf" dmcf-ptype="general">연구팀은 이번 기술이 산업현장 작업자 안전관리, 환경 모니터링, 스마트 의류, 자가발전형 IoT 센서 등에 활용될 수 있을 것으로 보고 있다. </p> <p contents-hash="48bd4eae216a35cc5d0489adad1363716a74d4168e7045a9a202e353282a1394" dmcf-pid="ujTUQC71WV" dmcf-ptype="general">송명관 KIMS 책임연구원은 “이번 연구는 기능성 MOF 소재를 섬유형 태양전지와 가스센서 플랫폼에 적용해 에너지 생산과 가스 감지 기능을 하나의 섬유 소자에서 동시에 구현한 연구”라며 “차세대 웨어러블 전자섬유의 새로운 가능성을 제시했다”고 밝혔다. </p> <p contents-hash="bb4c3292d296aaef42ade7b0d8a080057b017c3c64f292c0c06932127fe92607" dmcf-pid="7Ayuxhzth2" dmcf-ptype="general">이번 연구는 과학기술정보통신부 지원을 받아 KIMS 기본사업, 글로벌선도연구센터 지원사업, 국가과학기술연구회 글로벌 TOP 전략연구단 사업을 통해 수행됐다. 연구 결과는 화학공학 분야 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’에 6월 12일 온라인 게재됐다. </p> <p contents-hash="f9aeff9da15e35447f14c0c93aad4cb8e03af73544766a607eceb5716eec81ab" dmcf-pid="zcW7MlqFS9" dmcf-ptype="general">김나혜 인턴기자 kim.nahye1@joongang.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 중앙일보. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 ‘폴더블 아이폰’ 오기 전에 승부수…삼성 ‘비장의 라인업’ 꺼냈다 07-08 다음 "생 드니 꺾고 맥그리거와 웰터급으로 붙고 싶다!"→UFC 라이트급 9위 핌블렛이 그리는 빅픽처 07-08 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
