인하대, 친환경 섬유형 전기화학 트랜지스터 개발

심봉섭 인하대 화학공학과 교수ⓒ 인하대 제공

인하대는 심봉섭(사진) 화학공학과 교수팀이 친환경 섬유형 유기 전기화학 트랜지스터를 개발했다고 22일 밝혔다.

심 교수팀은 윤명한 광주과학기술원 신소재공학부 교수팀과 함께 멍게 껍질에서 추출한 셀룰로오스 나노섬유(CNF)와 전도성 고분자 물질을 복합화해 이같은 성과를 냈다.

일반적으로 전도성 고분자 소재의 기계적·전기적 특성을 강화하기 위해선 서로 다른 장점을 가진 두 물질을 혼합하는 복합화 방법을 사용해야 한다. 하지만 두 물질이 잘 혼합되지 않거나 한 물질의 특성을 강화하면 또 다른 물질의 성능이 떨어지는 문제가 발생하는 것으로 알려져 있다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 셀룰로오스 나노섬유와 전도성 고분자 물질을 복합화해 분자 수준에서 한 방향으로 정렬시킴으로써 기계적 유연성과 우수한 전기·전기화학적 특성을 가진 소재 개발에 성공했다.

섬유형 전기화학 트랜지스터는 사람이나 동물의 생체 신호를 측정할 수 있을 뿐 아니라 식물에도 적용 가능할 수 있어 식물의 이온 변화량과 수분함유 상태 등 영양 상태를 실시간으로 파악할 수 있다.

또 이온을 주입해 신호 증폭과 스위칭이 가능하기 때문에 체내에 이식하거나 피부에 부착해 뇌·심장·근육 등 다양한 생체전기 신호를 쉽게 검출할 수 있다.

차세대 스마트팜용 작물 모니터링 기술과 헬스케어·군사 의류·스포츠웨어·패션 아이템 등 다양한 분야에서도 활용이 가능하다.

심 교수는 “이번 연구는 지구상에서 가장 풍부한 천연 유기물을 이용해 엔지니어링 고분자의 다양한 특성을 강화했다는 점에서 의미가 크다”며 “앞으로 친환경적인 웨어러블과 이식형 섬유 기반 전자기기·센서 개발에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”고 말했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 기초연구실사업(BRL)의 지원을 받아 진행됐다. 생체재료 분야 국제학술지인 ‘카보하이드레이트 폴리머’ 온라인판에 최근 게재됐다.