고려대학교(총장 김동원) 기계공학부 최원준 교수 연구팀과 노스웨스턴 대학(총장 마이클 H. 쉴) 서병석 박사가 우리나라 전통 종이인 한지와 금속성 신소재 맥신(MXene)을 결합한 다기능 스마트 섬유를 개발했다.

이번 연구는 해당 분야의 세계적인 학술지 ‘Advanced Materials’에 지난 3일 온라인 게재됐다.

27일 고려대에 따르면 금속성 나노 물질 맥신(MXene)은 전기전도성이 높아 반도체, 전자기기, 센서 등 여러 사업에 활용되고 있다. 특히 맥신은 물과 친해 용액으로 제작해 섬유에 도포가 가능하다. 그러나 맥신은 외부 환경에 큰 영향을 받고 쉽게 변형되어 실제 섬유에 적용해 옷으로 제작하기 어렵다.

이를 보완하고자 공동 연구팀은 수용성 고분자인 폴리비닐알코올(PVA)과 폴리아크릴산(PAA)을 활용해 맥신에 안전성을 부여했다. 그런 다음 수분에 상대적으로 강한 우리나라의 전통 종이 한지와 비대칭 구조로 결합해 새로운 섬유 소재를 개발했다.

이번에 개발한 차세대 다기능 스마트 섬유는 높은 전도성과 내산화성, 넓어진 층간 간격을 갖고 있어 에너지 자체 생산이 가능하다. 공동 연구진은 수분 흐름을 이용한 에너지 수확 실험 결과, 해당 섬유에 20µL의 소금물을 적용 시 60분 이상 안정적으로 전력이 공급되는 것을 확인했다.

또한 낮은 전압에도 높은 발열 효과가 나타나 착용자의 체온을 유지하는 기능이 뛰어나 화재 현장이나 산업 현장에서 신체를 보호할 수 있다. 그 외 전자기파 차단 성능도 갖고 있어 군사용 전자기기, 의료용 센서, 스마트 의류에 사용할 수 있으며, 세탁도 가능해 실용성을 확보했다.

이번 연구는 국방과학연구소의 미래도전국방기술사업, 한국연구재단 중견연구사업 및 선도연구센터사업의 지원을 통해 이뤄졌다.