사람의 피부에 충격이 가해졌을 때 생기는 멍처럼 표면에 자극이 가해지면 색이 변하는 차세대 응력 감응형 소재가 국내연구진에 의해 개발됐다.
한국과학기술연구원(KIST)은 전북분원 구조용복합소재연구센터 김재우 박사 연구팀이 웨어러블 센서, 인공 피부 소재로 사용될 수 있는 차세대 응력 감응형 소재 민감도를 획기적으로 개선했다고 15일 밝혔다.
KIST 연구진은 기존과는 다르게 소재와 스피로피란을 합성한 이후에 특정 용매에 넣어 일종의 숙성과정을 통해 민감도를 향상시켰다. 스피로피란(Spiropyran)은 물리적 자극을 받으면 화학구조가 변하여 색이 변하는 성질을 갖고 있다.
용매를 통해 흡수시키는 시간을 조절하며 개발한 소재의 색, 형광의 변화를 관찰한 결과 처리 시간이 길수록 민감도가 향상됨을 확인할 수 있었다.
새로운 공정을 통해 개발한 스피로피란-고분자는 기존 대비 850%의 획기적인 민감도 향상을 보여줬다. 이러한 효과는 인장, 압축, 구부림 등 다양한 변형에서도 성공적으로 나타났다.
또 소재별로 별도의 조작을 통해 민감도를 향상시키는 기존 방식과는 다르게, 단순히 용매에 넣어 숙성시키는 후공정만으로 민감도를 높인 새로운 방식은 다양한 소재에도 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다.
KIST 김재우 박사는 “본 연구를 통해 스피로피란 기반 응력 감응형 스마트 고분자 소재의 기계적 민감도를 획기적으로 개선할 수 있는 공정이 개발됐고 분석을 통해 감도 향상에 대한 메커니즘을 규명했다”며 “이를 기반으로 미래형 웨어러블 센서 및 인공 피부로 응용 연구에 매진할 계획”이라고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업을 통해 수행됐으며 고분자 분야 국제학술지 ‘Macromolecules’ (IF:5.918, JCR 분야 상위 7.303%) 최신호에 게재됐다.
