(서울=뉴스1) 조소영 기자 = 심박수 측정도 가능한 부드럽고 편안한 전자섬유(E-textile)가 개발됐다. 전자섬유란 섬유(Textile)와 전자제품(Electronics)의 혼성어로 전자기기를 입거나 착용할 수 있도록 디자인한 섬유제품을 뜻한다.

24일 한국과학기술연구원(KIST)은 차세대반도체연구소 이현정·임정아 박사 연구팀이 이같은 특징의 전자섬유를 구현했다고 밝혔다.

일반적으로 반도체와 전극, 절연막 등의 층으로 구성된 광전자소자는 전극의 크기와 구조에 따라 소자의 성능이 크게 달라진다.

섬유형 전자소자를 만들기 위해서는 쉽게 휘어지는데다가 얇은 실 위에 소자를 형성시켜야 하기 때문에 소자의 크기를 마이크로미터(μm) 단위인 실의 두께보다 크게 만들 수 없어 소자의 성능을 향상시키는 데 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 한계를 뛰어넘었다. 원하는 전극을 잉크젯 프린터로 프린팅해 제작하고 그 위에 반도체가 코팅된 전극 실을 굴려주기만 하면 원하는 전극구조가 돌돌 말린 섬유형 전자소자를 제작할 수 있는 기술을 개발한 것.

지난 2019년 이현정 박사 연구팀은 탄소나노튜브(CNT) 잉크를 하이드로젤(Hydrogel·물을 머금고 있는 다공성 고분자 네트워크 구조체) 기판에 프린트란 후 전사해 원하는 표면에 전극을 구성할 수 있는 기술을 개발한 바 있다.

연구팀은 이 기술에서 착안해 하이드로젤 위에 프린팅된 CNT 전극은 마치 물에 떠있는 것과 같아 그 위에 섬유를 굴리면 전극구조의 손상 없이 쉽게 섬유 표면으로 옮겨질 수 있을 것이라 예상하고 임정아 박사 연구팀과 함께 연구에 돌입했다.

그 결과 연구팀은 실제 반도체층과 CNT 전극의 손상 없이 고성능을 내는 섬유형 소자를 제작해냈다. 개발한 CNT 전극이 감싸진 섬유형 트랜지스터는 1.75㎜ 구부림 반경까지 크게 구부려도 80% 이상의 성능이 안정적으로 유지됐다.

또 CNT 전극의 반투명한 특성을 활용, 빛을 흡수해 전류를 발생시킬 수 있는 반도체층이 코팅된 전극 실을 CNT 전극으로 감싸 빛을 감지할 수 있는 섬유형 광다이오드를 제작하는 데 성공했다.

제작된 섬유형 광다이오드는 넓은 가시광선 영역의 빛을 감지할 수 있으며 평면형 소자에 뒤떨어지지 않는 우수한 감도를 보였다.

특히 연구팀이 개발한 섬유형 광다이오드를 LED 소자와 함께 천에 삽입해 장갑처럼 끼면 손끝에서 흐르는 혈액량의 변화에 따라 바뀌는 LED 빛의 반사 세기를 섬유형 광다이오드가 감지해 사용자의 맥박을 측정할 수 있었다.

임정아 박사는 "개발한 손가락장갑형 심박수 측정기는 집게형 심박수 측정기를 대체해 편안하고 부드러운 느낌으로 측정자에게 쉽게 다가갈 수 있다"며 "무엇보다 언제 어디서나 실시간으로 심박수를 측정할 수 있다는 장점이 있다"고 말했다.

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https://news.v.daum.net/v/20210124120016047