1000번 세탁에도 끄떡 없는 '차세대 웨어러블' 나온다

KIST, 옷감 삽입 가능 '섬유형 트랜지스터' 개발
LED 구동·심전도 신호 측정 등 향후 차세대 웨어러블 제품 응용
국내 연구진이 세탁을 해도 성능이 유지되는 섬유형 트랜지스터를 개발하는데 성공했다.<사진=KIST 제공>국내 연구진이 세탁을 해도 성능이 유지되는 섬유형 트랜지스터를 개발하는데 성공했다.<사진=KIST 제공>

국내 연구진이 1000회 이상 구부리고 세탁을 해도 성능이 유지되는 섬유형 트랜지스터를 개발했다. 차세대 웨어러블 제품에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 임정아 박사팀이 실 형태를 가져 옷감에 삽입할 수 있는 섬유형 트랜지스터를 개발했다고 23일 밝혔다. 

섬유는 유연하고 편안해 사람이 하루종일 입고 다녀도 피로감을 덜 느껴 웨어러블 전자소자의 이상적 플랫폼으로 주목받고 있다. 하지만 현재 기술수준은 옷감 위에 딱딱한 전자소자 자체를 단순히 붙이거나 전도성 섬유를 이용해 소자들 사이를 연결하는 형태로 섬유의 편안함을 기대할 수 없는 단계였다.

실 형태의 트랜지스터도 개발되긴 했지만 한 가닥의 전도성 실 위에 평면 구조의 트랜지스터를 증착해야하는 구조를 갖고 있어 구동을 위해 높은 전압이 필요하고, 얻을 수 있는 전류 값이 낮아 LED와 같은 디스플레이 소자를 구동시키는데 한계가 있었다. 또 세탁을 위한 보호막을 트랜지스터 위에 형성하거나, 직물에 직조했을 때 다른 전자 소자들과의 접촉을 통한 전자 회로를 만들기 어려웠다.

이에 연구진은 전극을 꼬아 연결한 구조를 갖는 트랜지스터를 개발했다. 연구진에 따르면 이 구조를 통해 실의 길이와 반도체의 두께를 조절해 낮은 전압(-1.3V 이하)에서 기존에 개발된 트랜지스터에 비해 1000배 이상 전류를 얻을 수 있다. 

특히 연구진은 실험을 통해 1000번 이상 구부리고, 원통형의 물체 등에 트랜지스터를 감아 약 7mm 까지 접은 후에도 성능이 80% 이상 유지되는 것과, 세제를 넣은 물에 세탁한 후에도 성능이 유지됨을 확인했다. 연구진은 트랜지스터를 옷감의 섬유에 삽입해 LED를 성공적으로 구동시킬 수 있었으며, 심전도 신호를 증폭해 측정하는데 성공했다.  

임정아 박사는 "이번 연구결과는 그동안 전자섬유의 한계로 지적되었던 낮은 전류, 높은 구동전압, 세탁 내구성 등의 문제를 해결할 수 있는 새로운 소자 구조를 제시한 것"이라며 "차세대 웨어러블 컴퓨터나 인체신호 모니터링 기능을 가진 스마트 의류 등 한층 똑똑해진 차세대 웨어러블 제품을 개발하는데 있어 이번 연구가 응용 가능할 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구결과는 소재분야 유명 국제저널 'Advanced Materials' 최신호 온라인에 게재됐다.
 
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