▲ (a) 투명하고 늘어날 수 있는 금속나노와이어 기반 히터의 개념도. (b), (c) 외력이 없을 때와 60% 인장 변형 하에서 작동하는 히터의 적외선 사진.

국내 연구진이 세계 최고 수준의 인장 강도를 견디는 투명히터를 개발해 차세대 착용형 온열기기 제품화를 앞당기게 됐다.

미래창조과학부와 한국연구재단은 고승환 서울대 교수와 여준엽 연구원(캘리포니아대 박사후연구원), 홍석준 연구원(서울대 박사후연구원), 이하범 연구원(서울대 박사과정)이 기초연구사업(중견연구자지원)을 통해 네트워크 구조의 은나노와이어를 이용해 투명하면서 동시에 늘어날 수 있는 히터를 개발했다고 24일 밝혔다.

투명히터는 개인 열관리 분야 및 차세대 웨어러블 디바이스 개발을 위해 필수적이지만 투명하면서도 안정적으로 늘어나는 히터는 아직 개발되지 못했다.

고승환 교수팀은 용매 용액(에탄올) 속에 퍼져있는 은나노와이어를 필터로 여과시켜 얻은 균일한 네트워크 형태의 은나노와이어를 탄성중합체 기판에 붙였다. 개발된 구조는 은나노와이어 네트워크와 기판을 더욱 잘 붙게해 히터의 전기적, 기계적 안정성을 향상시킨다. 또한 레이저를 이용해 은나노와이어 네트워크를 필요한 부분만 남기고 지울 수 있어 좁은 부위를 선택적으로 가열하는 온열 치료용 의료기기 제작 등 의료목적에도 응용할 수 있다.

개발된 히터는 인장, 압축, 비틀림 등의 변형을 가했을 때, 신체에서 일어날 수 있는 최대 인장 강도인 60%에서도 손상 없이 작동했으며 직접 신체에 붙여 실험한 결과도 성공했다.

고승환 교수는 “기존의 유연한 투명 히터의 경우 단순히 굽히는 인장 변형을 견딜 수 있었던 데 비해, 이번에 개발된 히터는 투명한 데다 신체에서 일어날 수 있는 최대 인장 변형 하에서도 작동 가능다는데 의의가 있다”며 “이는 차세대 착용형 기기 및 개인 열관리 분야에서 유용하게 사용될 기술로 기대된다”고 밝혔다.

한편 이번 연구 결과물은 재료 분야의 세계적 학술지인 어드밴스드 머티리얼(Advanced Materials)에 7월14일 게재됐다.