김병훈(왼쪽) 인천대 교수와 전준우 박사과정 연구원.김병훈 인천대 교수와 전준우 박사과정생 연구팀이 실크를 이용한 우수한 성능의 전자섬유를 개발했다. 전자섬유는 전기신호를 전달할 수 있는 섬유 형태 전자소자를 뜻한다. 휴대하기 쉽고 유연해 입는 전자기기나 소형 디스플레이 등에 활용하기 위한 수요가 늘고 있다.
하지만 제조과정이 복잡해 대량생산이 어렵다는 게 단점으로 꼽힌다. 나일론·면 등 일반섬유 기반 전자섬유의 경우 열을 가하면 그 기능을 잃는 한계도 보인다.
연구팀은 실크 내 단백질이 가열되면 파이로프로테인(pyroprotein)으로 변형되면서 고온에서도 안정적인 형태를 유지하고 전기 전도도가 높아지는 특성에 주목했다. 실크 축 방향으로 장력을 주면 그 축을 따라 탄소 구조가 잘 발달해 기계적·전기적 특성이 우수한 파이로프로테인을 제작할 수 있다는 연구 결과도 활용했다.
연구팀은 실제 축 방향으로 장력을 가하고 고온 열처리를 하는 방식으로 파이로프로테인 기반 전자섬유를 개발했다. 이 전자섬유는 매우 높은 전기 전도도를 가지며 열 내구성도 좋다고 연구팀은 설명했다. 가열해도 그 특성을 잃어버리지 않는다는 사실 역시 확인했다. 금속화합물 산화아연, 몰리브덴다이셀레나이드, 질화 니오븀 증착 실험 결과 실크 기반 전자섬유 반도체나 초전도체에 해당하는 전기적 특성도 보였다.
김 교수는 “기존의 상업용 실크만을 이용해 비교적 간단한 방법으로 전기 전도도가 높은 다기능 전자섬유 제작 가능성을 확인한 것”이라고 말했다.
연구는 한국연구재단 대학 중점연구소지원사업(교육부 소관)과 일반연구자지원사업(과학기술정보통신부 소관) 등의 지원으로 수행했다. 성과를 담은 논문은 ‘머티리얼스 투데이(Materials Today)’에 실렸다. /고광본 선임기자 kbgo@sedaily.com
