대구경북과학기술원(DGIST·디지스트)은 에너지공학과 박치영 교수팀이 고감도 재활용 센서 기술을 한 단계 도약시킬 수 있는 획기적인 신소재를 개발했다고 14일 밝혔다.
인하대학교 최우혁 교수팀과 공동연구로 개발된 이 신소재는 ‘동적 고분자 네트워크(DPN)’를 기반으로 한 재활용 가능한 고감도 센서로 환경 지속 가능성과 고성능을 모두 충족시키는 차세대 소재로 주목받고 있다.
기존의 고감도 센서는 피로 누적과 반복적인 사용으로 성능 저하를 겪는 한계가 있었다. 하지만 연구팀이 개발한 동적 고분자 네트워크는 ‘비닐로고스 우레탄(VU)’ 결합을 활용해 뛰어난 민감도와 내구성을 유지한다. 이 결합 구조는 온도, 빛, 압력 등의 외부 자극에 따라 자가 치유하며 반복적인 사용에도 성능 저하를 방지한다.
또 다양한 기계적 움직임, 열, 빛에 민감하게 반응하며 이를 기반으로 한 센서는 특히 인간의 신체 움직임을 감지하는 데 탁월한 성능을 발휘한다. 연구진은 이 센서가 손가락 굽힘, 얼굴 표정 변화, 심지어 목의 삼킴 동작까지도 정확하게 감지할 수 있음을 입증했다. 또한 재활용 후에도 성능 저하 없이 동일한 감도를 유지할 수 있는 것이 이 기술의 가장 큰 강점이다.
전자 폐기물 문제를 해결하기 위해 재활용 가능성과 고성능을 모두 유지하도록 설계됐다. 연구진은 동적 고분자 네트워크의 가변성 덕분에 반복적인 사용과 재활용이 가능해 전자 폐기물을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이번 연구는 센서 기술뿐만 아니라 차세대 전자기기, 웨어러블 기술, 의료 기기 분야에도 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 연구진은 이 기술을 상용화해 다양한 산업에 적용할 수 있도록 추가 연구를 진행 중이다.
디지스트 박치영 교수는 “이번에 개발한 소재는 가공이 쉾고 기계적 또는 화학적으로 재활용할 수 있다는 장점이 있다”며 “고분자 네트워크를 간단한 공정으로 재활용할 수 있어 전자기기나 웨어러블 센서의 수명을 연장하고 전자 폐기물을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
한편 이번 연구는 산업통상자원부의 산업기술 알키미스트 프로젝트 사업과 과학기술정보통신부의 기초연구실 과제의 지원으로 수행됐다. 연구결과(제1저자 최경현 석박사 통합과정생)는 화학공학 분야 국제 학술지(Chemical Engineering Journal)에 게재됐다.
대구=최일영 기자 mc102@kmib.co.kr
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