중국과학원 상하이 세라믹 연구소 쑨징 연구원이 주도하는 연구팀이 그래핀에 기반한 고 감광도 플렉시블 섬유 센서(Flexible Fiber Sensor)를 개발하는데 성공해 이슈가 되고 있다. 이 센서는 웨어러블 감응 분야, 특히 웨어러블 인체 생리 활동 모니터링 분야에서 폭넓게 응용될 수 있다. 

연구팀의 관련 연구 성과는 세계적 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’에 게재되었으며, 연구팀은 이미 중국 ‘국가 발명 특허’ 1건을 신청한 상황이다. 

연구팀은 일종 압축 스프링과 유사한 특수 섬유 구조를 디자인했으며 그래핀을 민감한 전기 전도 재료로 이용해 일종 감응 인장이 가능하면서도 휘고 비틀림 변형이 가능한 플렉시블 섬유 센서를 개발했다. 

이런 섬유 센서의 인장 응변 검출 범위는 100% 수준에 달하고 감응 감광도는 0.2%에 달하는 것으로 나타났다. 동시에 극히 우수한 휘는 변형 및 비틀림 변형의 효과적인 감응 특성을 보유하고 있는 것으로 나타났다. 

이런 섬유 센서의 휘는 각도의 검출 범위는 90°에 달하고 감응 감광도는 2°에 달했다. 시계 바늘 방향 및 시계 바늘 반대 방향의 비틀림 변형에 대해 구분될 수 있을 뿐만 아니라 비틀림 정도에 대한 감응을 실행할 수 있다. 

웨어러블 응용 과정에서 연구팀은 이런 플렉시블 센서의 우수한 성능을 이용하여 다양한 인체 생리 활동에 대한 실시간 모니터링을 실행했다. 예를 들면 이 센서는 인간의 달리기, 걷기, 점프 등의 격렬한 운동 상태 및 심장 박동, 맥박 등 생리 활동에 대한 실시간 감응과 피드백을 제공한다. 이런 그래핀 섬유 센서는 제조하기 쉽고 원가가 저렴하고 쉽게 양산을 실현할 수 있기 때문에 전망이 밝다.

한편 이번 연구는 국가과학기술부의 ‘국가 중점 기초연구 프로젝트’, 국가자연과학기금위원회의 ‘기초과학 연구 프로젝트’, 상하이시 자연과학기금위원회의 ‘기초과학 연구 프로젝트’, 중국과학원 상하이 세라믹 연구소의 ‘혁신 프로젝트’로부터 지원을 받았다.

출처 - KISTI미리안