슈퍼전도성 섬유, 이차원 나노물질 멕신으로 제조한다

[산업일보]
그래핀 섬유에 버금가는 전기전도도를 갖는 멕신 섬유가 나왔다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 한태희 교수(한양대학교) 연구팀이 상온에서 높은 전기전도도를 유지하면서 멕신 나노물질을 섬유화했다고 밝혔다. 탄소와 티타늄 같은 중금속원자로 이뤄진 얇은 판 모양의 멕신은 전기전도성이 그래핀과 같이 뛰어나면서 동시에 우수한 분산성을 가져 다양한 응용이 기대되는 물질이다.

나노입자 형태의 멕신을 웨어러블 디바이스 등에 활용하기 위해서는 구조적 변형에 유리하도록 섬유화하는 과정이 필요한데, 기존에는 이 과정에 첨가되는 물질들로 인해 멕신의 전기전도도가 낮아지는 것이 문제였다.

멕신 나노입자를 섬유화하려면 고순도, 고농도의 멕신용액을 제조하고 응고하는 기술이 필요했다.

이에 연구팀은 기존에 많이 사용되던 고분자 기질을 사용하지 않고 순수한 멕신만으로 습식방사 방식의 자기조립을 이용해 상온에서 미터 길이 수준의 멕신 섬유를 만들어냈다. 만들어진 멕신 섬유는 그래핀에 버금가는 전기전도성(7713 S/cm)과 강성(30 GPa)을 나타냈다.

섬유화를 통해 조립밀도가 높아지고 배향성이 향상돼 멕신 복합체 섬유들보다 전기전도도가 약 평균 20배, 순수 멕신 필름보다 3배 정도 높아졌다는 설명이다. 그리고 강성은 현재 기존에 보고된 멕신 섬유의 강성보다 약 10배 높은 수준이다.

연구진에 따르면 “순수 멕신 섬유의 연속 대량 생산을 위한 습식 방사 기술은 멕신의 나노 수준에서의 잠재력을 마이크로 스케일에서 활용할 수 있는 방법이라고 생각한다”며, “또한 멕신의 종류는 수십 여종으로 매우 다양하기 때문에 우리 연구가 다른 멕신의 섬유화 연구에도 범용적으로 활용될 수 있을 것으로 예상한다”고 말했다.

“다양한 특성을 가진 각각의 신소재 섬유들을 만들어 낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 제조된 멕신 섬유는 전도성이 높고 1m 이상의 긴 길이를 가지기 때문에 웨어러블 디바이스 제조가 가능하고, 가스 감지 효과도 있어서 의복형 센서로도 이용 가능할 것으로 보인다”며, “이번 논문에서 사용된 멕신은 상온에서 제조됐음에도 불구하고 그래핀 섬유와 비슷한 전기전도도를 갖는 놀라운 결과를 보여줬다. 저온 공정을 통한 높은 전기전도도 특성은 산업적으로 응용이 가능할 것으로 예상된다”고 말했다.