▲ (上)개발된 센서사진과 전자현미경을 이용해 확대한 사진 (下)섬유 가스센서의 가스 감지장면 .

국내연구진이 개발한 가느다란 실 형태의 섬유를 센서로 만드는 기술이 향후 의류에 부착되어 위험에 노출된 국민들의 안전을 지켜줄 것으로 보인다.

ETRI(한국전자통신연구원, 원장 김흥남)는 17일, 세탁이 가능하고 유연하며 고감도인 섬유형 가스센서 개발에 성공했다고 밝혔다. 스마트한 의류가 냄새까지 탐지하는 세상을 활짝 열게 된 것이다.

본 기술은 나일론, 면, 폴리에스터 등 기존 섬유에 섬유와 감지물질의 결합을 유도하는 분자수준의 접착제로 그래핀을 코팅해 공기중 가스 유무를 확인하는 원리이다.

상온에서 매연가스에 포함된 이산화질소(NO2)를 만나면 그래핀 산화물의 고유 저항이 바뀌어, 그 정도의 차이를 통해 가스농도를 알려준다.

연구진은 이런 방법으로 유해가스를 선택적으로 감지하는 가스센서 제작이 가능하다고 연구진
은 설명했다.

그동안 가스센서는 공기청정기의 유해가스 유무, 김치냉장고에서 김치 숙성여부의 가스 감지, 자동차가 매연가스를 인지하면 이를 차단해 내부순환만 되도록 하는 장치 등에 널리 활용돼 왔다.

기존 가스센서들은 일반적으로 딱딱한 기판위에 만들어졌지만 ETRI가 샤프심에 감을만큼 실과 같은 유연한 가스센서의 개발은 향후 웨어러블 기기나 의류 등에 부착함으로써 유해가스 유무를 쉽게 확인이 가능케 됐다.

또한 연구진은 본 가스센서로 세탁을 하거나 1천번을 구부려도 성능을 유지한다고 말했다. 또 센서의 굵기가 마이크로미터(㎛)에서 밀리미터(㎜)의 실형태 또는 섬유라서 감지물질을 붙여 활용이 가능하고 추가적인 전력소모도 없다고 밝혔다.

이 기술은 정수기의 필터도 부직포 등 섬유 종류로서 연구진이 개발한 가스센서 적용이 가능하다. 소방대원의 화재진압, 맨홀과 같이 공기상태를 알 수 없는 곳에 진입시 연결된 장치를 통해 공기상태 확인도 가능할 전망이다.

뿐만 아니라 의류 로고 등에 적용돼 근거리무선통신(NFC) 을 통해 스마트폰과 연동되거나 발광다이오드(LED)를 이용해 유해가스가 인지되면 저항값이 변해 옷에 불빛을 반짝거리게도 만들 수 있다.

본 기술은 상용섬유를 사용했고,분자접착제 및 감지물질 코팅과 환원공정 등이 간단해 가스센서 개발 과정이 섬유의 대량 생산공정에 적합해 관련 산업에 바로 적용이 가능한 장점도 있다.

연구책임자인 ETRI 이형근 선임연구원은“기존 고체기판 일변도로 개발된 가스센서와는 달리 유연하면서도 실생활에 밀접하게 사용되는 섬유를 기반으로 개발되어 일상 생활에 큰 변화를 줄 수 있다”고 말했다.

본 기술은 건국대 융합신소재공학과 윤용주 박사팀과 공동 연구를 통해 개발되었으며, ETRI의 원천기술 개발 확보를 위한 R&D 파이오니어(Pioneer) 프로그램 지원으로 지난해 10월부터 개발, 관련 특허도 확보해 두었다.

ETRI는 앞으로 본 가스센서로 감지 가능한 가스의 종류를 확대해 나갈 예정이며, 향후 본 기술을 유연전자소자 업체 또는 웨어러블 기기 업체, 섬유형 필터관련 업체 등에 기술이전 한다는 계획이다.

연구진은 관련 산업체와의 협력을 통해 3년내 상용화를 기대하고 있다.

한편, 본 연구성과는 ‘네이처(Nature) 자매지인사이언티픽 리포트(Scientific Reports)誌’온라인판에 지난 6일자 게재됐다.