– 신소재 분야 세계적 학술지‘Advanced Fiber Materials’ 표지논문 선정

신소재공학과 김지웅 교수 연구팀이 사람의 오감을 흉내 내는 반도체 섬유 기반의 다기능 센서를 개발했다. 이번 연구는 DGIST 김봉훈 교수팀, KAIST 김상욱 교수팀, 아주대학교 김장환 교수팀과의 공동연구로 진행됐으며, 개발된 기술은 웨어러블 사물 인터넷(IoT) 전자소자나 소프트 로봇(Soft robotics) 같은 다양한 첨단 기술 분야에 활용될 것으로 기대된다.

연구팀이 개발한 반도체 섬유 센서는 기존 1차원 섬유 센서보다 훨씬 정교하고 다양한 기능을 갖췄다. 특히, 이 센서는 섬유 안의 독특한 구조 덕분에 외부 환경 변화에 민감하게 반응한다. 이를 통해 빛, 화학물질, 압력뿐만 아니라 pH(산성도), 암모니아(NH3), 기계적 변형 등 다양한 환경 정보를 동시에 측정하고 모니터링할 수 있다. 이러한 기술은 사람의 오감처럼 여러 신호를 한 번에 감지하고 처리할 수 있는 센서 플랫폼을 새롭게 제안했다.

<3차원 액정성 섬유 제조를 위한 습식방사 공정의 모식도>

이번 연구에서는 이황화몰리브덴(MoS₂)을 활용한 특수한 제작 공정을 통해 3차원 형태를 자유롭게 조절할 수 있는 섬유를 만들었다. 특히, 섬유를 리본 모양으로 뽑아내는 과정에서 자연스럽게 형성된 3차원 나선형 구조는 섬유의 곡선을 정밀하게 조정할 수 있게 해준다. 이렇게 제작된 섬유는 MoS₂가 가진 우수한 전기적·기계적 특성과 섬유 안의 정렬된 구조 덕분에 높은 성능을 발휘하며, 다양한 환경 정보를 감지할 수 있는 잠재력을 보여줬다.

<연구팀의 액정성 섬유 센서에 대한 다기능성 평가. 평가를 통해 해당 섬유 센서는 ▲수소 이온 농도 ▲암모니아 가스 ▲광 감지 ▲기계적 변형에 반응하는 3차원 액정 섬유 센서로서의 활용성을 입증했다>

김지웅 교수는 “이번 연구를 통해 개발된 ‘다기능 2차원 나노섬유센서’는 첨단합성기술과 최신전산해석기술이 접목된 융합연구의 결과물이다”라며 “첨단 소재, 소자 개발을 위한 우수융합연구를 꾸준히 수행해 첨단 신소재 분야를 선도하는 연구결과를 지속적으로 배출할 수 있도록 꾸준히 노력하겠다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단의 “글로벌 생체융합 인터페이싱 선도연구센터(ERC)” 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과(제1저자: 아주대학교 김장환 교수, 숭실대학교 김효경 연구원, DGIST 박준현 박사과정생, 이수언 박사과정생)는 섬유 및 신소재 분야의 세계적 학술지 ‘Advanced Fiber Materials’(Impact Factor: 17.2, JCR 상위 1.7%)에 표지 논문으로 게재됐다.

 

 

홍보팀(pr@ssu.ac.kr)