잘 늘어나는 전자기기用 신소재 '이온젤' 개발

[아이뉴스24 최상국 기자] 고려대 기계공학부 한창수 교수 연구팀이 늘어나는 전자기기(Stretchable Device)에 사용할 새로운 소재를 선보였다.

18일 고려대학교는 한창수 교수팀이 기존의 스트레처블 디바이스에 주로 활용되던 소재들의 단점을 해결한 '이온젤' 소재를 개발했다고 발표했다. 연구팀이 개발한 '이온젤'은 기존 하이드로젤이나 다른 유기 전도성 젤에 비해 주위 온습도 환경 변화에 민감하게 반응하지 않고 장시간 모양과 형태를 유지할 수 있다.

연구팀은 이온젤의 안정적인 특성 덕분에 늘어나는 센서, 늘어나는 터치패널, 인공피부 등 스트레처블 디바이스 제작에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

물을 주성분으로 만드는 하이드로젤은 투명하고 잘 늘어나며 인체에 무해하고 전도도가 높은 등 많은 장점이 있지만 젤 속의 물이 증발해 오래 사용하지 못하는 게 단점이다.

고려대 연구팀은 하이드로젤의 단점을 보완하기 위해 PVC에 가소제(DBA)와 전도성 물질[EMIM+][TFSI-]을 첨가한 이온젤을 만들었다. 소수성 물질로 성분을 구성해 습도 변화에 영향을 덜 받고 증발하지 않게 만든 것이다.

연구팀은 이 이온젤이 300%까지 늘어날 수 있고 30회 반복 인장실험 후에도 탄성을 유지했다고 밝혔다. 또한 이온젤로 인장센서를 만들어 실험한 결과 온도 및 습도 변화에도 성능이 크게 변하지 않았고, 3주간 공기중에 두어도 구성물질이 거의 증발하지 않고 남아 있었다.

연구팀은 이온젤을 투명장갑 형태로 만들고 손의 움직임에 따라 인장센서 신호를 감지해 알파벳을 입력하거나 마우스를 조정하는 기기도 선보였다.

한창수 교수는 "스트레처블 소자 구현에 필요한 핵심소재를 개발함으로써 다양한 분야에서 활용될 수 있다"며 "이온젤의 합성방법은 스트레쳐블 소재합성의 원천기술로서 이온젤을 구성하는 고분자나 분산매, 이온용액을 더 좋은 재료로 바꾸면 더욱 활용가치가 높은 소재를 만들 수 있을 것"으로 기대했다.

한국연구재단의 지원으로 수행한 이번 연구는 재료과학분야 국제 저널인 ‘Journal of Materials and Chemistry A’ 온라인판에 게재됐다.

◇논문명 : Humidity-resistive, elastic, transparent ion gel and its use in a wearable, strain-sensing device

◇저자 : 손영준 (공동1저자, 고려대 박사과정), 배진우 (공동1저자, 한국과학기술교육대학교 교수), 이호정 (공동저자, 고려대 석사과정), 배성현 (성균관대 박사과정), 백승현 (성균관대 교수) 전경용 (교신저자, 고려대 연구교수), 한창수 (교신저자, 고려대 교수)