플래쉬 유도 3D 다공성 그래핀 제작과정 및 제작된 센서 특성. 금오공대 연구팀 제공국립금오공대 박정환 교수팀(기계공학부)이 플래시 광*을 통해 삼차원(3D) 다공성 그래핀 소재를 구현하고, 이를 실시간 생체신호 모니터링 시스템에 적용하는 데 성공했다고 밝혔다.
국립금오공대와 전북대, 미국 코넬대는 국제 공동연구를 통해 이번 연구를 진행했고 결과는 에너지 분야 최상위급 SCI 학술지인 Energy&Environmental Materials(상위 7.9 %, IF:13.0) 3월호 온라인판에 게재됐다.
'피부 부착형 웨어러블 헬스케어 센서는 신체의 생체신호를 실시간으로 측정해 건강 상태를 모니터링 할 수 있는 차세대 기술로 각광받고 있다. 이러한 웨어러블 전자소자의 구현을 위해 우수한 전기 전도성과 뛰어난 기계적 유연성 및 내구성을 가진 그래핀이 혁신적인 재료로 평가받고 있다.
그러나 기존 그래핀은 고비용 및 비효율적인 제조 방식, 복잡한 공정 때문에 상용화에 어려움이 있었다.
박교수팀은 강한 플래시 광을 순간적으로 플라스틱 필름에 내리쬐어 내부 폴리머 구조를 변화시킴으로써, 수 밀리 초(10-3초, 0.001초) 이내의 초고속으로 넓은 면적의 그래핀 소재를 합성하는 데 성공했다.
또한, 플래시 광의 세기, 조사 시간.횟수 등을 세밀히 최적화함으로써, 고순도·고전도성의 3D 다공성 그래핀을 구현했다. 높은 공극률을 갖춘 다공성 그래핀은 넓은 표면적을 가지고 있기 때문에 센서의 민감도를 향상시켜 우수한 감지 성능을 나타낸다.
연구팀은 기존의 비싸고 복잡한 그래핀 제조 공정 문제를 극복했고, 합성된 3D 다공성 그래핀의 이점을 극대화해 신체의 움직임, 온도, 땀 이온 변화를 높은 민감도로 감지할 수 있는 피부 부착형 실시간 생체 신호 모니터링 센서를 개발하는 데 성공했다.
박정환 교수는 "빛과 물질간의 상호작용을 이용하면 본 연구에서와 같이 미래 전자소재의 상용화를 위한 생산 플랫폼 혁신에 크게 기여할 수 있으며, 본 연구에서 개발된 소재는 헬스케어 센서를 비롯한 다방면의 차세대 웨어러블 전자소자에 적용 가능하다"고 밝혔다.
*플래시 광: 쉬운 예로 어두운 곳에서 사진을 찍을 때 순간적으로 강하게 나오는 백색 빛으로서 자외선, 가시광선, 적외선의 빛을 모두 포함하고 있다.