습기·땀이 에너지로… `똑똑한 옷` 나온다

KIST, 웨어러블 등 활용 가능

KIST가 개발한 스마트 의료용 기능성 섬유 기술 개념도. KIST 제공

한국과학기술연구원은 마찰전기 섬유와 땀 전지 섬유를 직조해 습도 조건에서도 전기를 발생시키는 스마트 의류용 기능성 섬유를 개발했다. KIST 제공

사람이 활동하면서 발생하는 마찰이나 습기, 땀을 에너지원으로 활용하는 스마트 의류를 만들 수 있는 섬유기술이 개발됐다. 의류형 전자기기나 웨어러블 기기 등에 광범위하게 활용될 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST)은 송현철 박사팀과 장지수 박사팀이 공동으로 마찰전기 섬유와 땀 전지 섬유를 직조해 다양한 습도 조건에서도 전기를 발생시키는 새로운 형태의 스마트 의류용 섬유기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

인체 움직임에서 발생하는 마찰전기를 이용한 섬유는 습도에 취약한 게 약점이다. 주변의 습기나 인체의 땀에 의해 전력 효율이 낮아진다. 땀 전지는 발생 전력이 작아 활용이 어려웠다.

연구팀은 탄성중합체에 설탕을 혼합해 녹이는 제조 공정을 통해 마찰전기 섬유의 마찰 표면적을 늘려 에너지 효율을 높이고, 땀 전지 섬유에 이온 염과 파릴렌을 코팅해 발전 성능을 향상시켜 비대칭 습윤성을 유지하도록 했다. 이어 마찰전기 섬유와 땀 전지 섬유를 직조방식으로 결합해 습기에 취약하고 전력 효율이 낮은 한계를 극복한 스마트 의류용 기능성 섬유를 개발했다.

연구팀은 마찰전기 섬유 1개와 땀 전지 섬유 36개(3개 병렬, 12개 직렬)로 구성된 의류용 섬유 두 개를 연결했다. 이를 통해 배터리 없이 인체의 움직임과 땀만으로 위치추적 센서를 구동하는 데 성공했다. 이 스마트 의류용 섬유는 단순 코팅 공정과 직조 기술만으로 대면적, 대량 생산이 가능해 제작 단가와 공정 시간을 크게 줄일 수 있다. 아울러 10회 이상 반복 세탁 이후에도 전기에너지 발생 특성을 유지해 상용화 가능성이 높다는 게 연구팀의 설명이다.

송현철 KIST 박사는 "소방관, 군인, 산악인 등 극한 환경에서 활동하는 종사자들을 위한 전원 공급원으로 활용이 기대된다"며 "스마트 의류에 적용해 다양한 신체 정보들을 제공하는 센서로 활용하기 위한 추가 실험을 진행하고 있다"고 말했다.

이 연구결과는 에너지 재료 분야 국제 학술지 '어드밴스드 에너지 머터리얼즈'에 게재됐다.

이준기기자 bongchu@