웨어러블 전자기기의 새 시대… 한국전기연구원, 고에너지 경량 와이어 개발

[이코노믹데일리] 한국전기연구원(KERI) 나노융합센터 한중탁 박사팀이 기존 합성섬유 공정 방식을 그대로 활용해 웨어러블 전자기기의 근간인 고강도·경량화 기능성 와이어를 제조하는데 성공했다고 17일 밝혔다.  

한중탁 박사팀은 단일벽 탄소나노튜브(CNT)를 활용한 고에너지 경량 와이어를 개발했다. CNT는 강철의 100배 강도를 가지며 구리에 버금가는 전기 전도도를 가진 신소재다. 이 소재는 6각형 고리로 연결된 탄소들이 긴 원통형 모양을 이루고 있어 유연성이 뛰어나고 에너지 밀도를 크게 높일 수 있다. 때문에 이 소재를 사용하면 전자기기에 사용되는 구리의 양을 크게 줄일 수 있다. 

연구팀은 이번 연구에서 CNT가 응집하려는 성질이 강하고 분산이 어려워 전자기기에 도입이 어렵다는 문제를 해결하기 위해 노력을 기울였다고 설명했다. 먼저 소량의 강산과 첨가제를 반죽해 저온에서 일정 시간 보관한 후 '산화 그래핀(흑연)'을 첨가해 작은 실처럼 분사하면 상호 수소 결합에 의해 거미줄처럼 하나의 가닥으로 모여 기능성 와이어가 제조된다. 특히 이러한 공정을 통해 CNT 표면에 용매와 잘 결합하게 만들어주는 '산소 기능기'를 만들었다는 점이 특징이다. 

이번에 개발한 CNT 와이어는 건국대와의 공동연구를 통해 성능 검증을 거쳤다. 한국재료연구원에서는 와이어를 직물 형태로 제작해 성능을 평가했고 건국대 연구팀에서는 유해가스 유무를 판단하는 가스 센서 성능을 검증했다. 이 기능은 소방대원의 화재 진압이나 국방 분야 등 스마트 의류에 적용 시 효과적일 것으로 기대된다. 

한중탁 KERI 박사는 "CNT와이어를 통해 가볍고 오래 사용할 수 있는 웨어러블 전자기기 산업 발전을 이끌겠다"며 "꾸준한 연구로 전기차나 드론 등 미래 모빌리티 분야에서도 구리 와이어를 대체해 경량성과 에너지 효율을 크게 높이겠다"고 말했다.