웨어러블기기에 적용 가능한 투명히터 개발

고승환 교수팀, 탄성중합체 활용
최대 60%까지 늘려도 정상 작동

  • 프린트
  • 페이스북
  • 트위터
  • 카카오스토리


웨어러블기기에 적용 가능한 투명히터 개발


투명하면서 잘 늘어나는 금속 나노와이어 기반의 투명 히터가 개발됐다. 이 히터는 차세대 웨어러블 기기나 개인 열관리 분야 등에 유용하게 쓰일 수 있다.

고승환 서울대 기계항공공학부 교수(사진)와 홍석준 박사후연구원, 이하범 박사과정생, 여준엽 미국 UC버클리대 박사후연구원 연구팀은 네트워크 구조의 은 나노와이어를 최대 60%까지 늘려 100℃ 이상의 고온에서 정상 작동하는 '투명 히터'를 개발하는 데 성공했다고 26일 밝혔다.

히터는 센서나 디스플레이 같은 소자 구동에 널리 이용되며, 신축성이 있는 투명히터는 개인 열 관리나 차세대 착용형 소자 개발에 중요하다. 구부릴 수 있는 투명히터는 개발된 상태지만, 투명하면서 안정적으로 늘어나는 히터를 개발되지 않고 있다.

연구팀은 에탄올 용액 속에 퍼져 있는 은 나노와이어를 필터로 여과시켜 균일한 네트워크 형태의 은 나노와이어를 만든 후 탄성중합체 고분자 물질(PDMS)을 기판에 붙여 투명히터를 개발했다. 이 과정에서 탄성중합체 기판 표면이 산화돼 은 나노와이어에 남아 있는 소량의 용매를 흡수하고 살짝 부풀면서 은 나노와이어가 기판에 반쯤 함몰되는 독특한 구조가 생성되는 것을 확인했다.

이러한 투명 히터 구조는 은 나노와이어 네트워크와 기판을 더욱 잘 붙게 해 히터의 전기적, 기계적 안정성을 향상시키고, 레이저를 이용해 은 나노선 네트워크를 필요한 부분만 남기고 제거할 수 있어 좁은 부위를 선택적으로 가열하는 온열 치료용 의료기기 제작에 활용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

투명 히터 개발에 사용한 탄성중합체가 생체 친화적 물질이어서 인체나 다른 웨어러블 소자에 부착할 수 있다.

이 연구결과는 재료분야의 세계적 학술지 '어드밴스드 머티리얼스' 14일자에 실렸으며, 미래부와 연구재단의 중견연구자지원사업을 통해 수행됐다.

고승환 교수는 "기존의 유연한 투명 히터는 단순히 굽히는 인장 변형을 견딜 수 있지만 이번에 개발된 투명 히터는 투명하고 신체에서 일어날 수 있는 최대 인장 변형 하에 작동할 수 있다"고 말했다.

대전=이준기기자 bongchu@

[저작권자 ⓒ디지털타임스 무단 전재-재배포 금지]