| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2017년 가을 (11/15 ~ 11/17, 경주 현대호텔) |
| 권호 | 23권 2호 |
| 발표분야 | A. 전자/반도체 재료 분과 |
| 제목 | 안정적 웨어러블 디바이스 구동을 위한 섬유형 방수 인터커넥트 개발에 대한 연구 |
| 초록 | 최근, 웨어러블 디바이스(Wearable device) 기술이 큰 주목을 받고 있다. 웨어러블 디바이스란, 의복 또는 액세서리 형태로 전자소자가 구현된 것으로써, 크기가 작으며 착용한 상태로도 다양한 기능의 구현이 가능하다. 또한 사물인터넷(IoT, Internet of things) 분야와 결합하여 그 적용분야를 크게 넓혀가고 있다. 현재의 웨어러블 디바이스는 시계, 팔찌, 안경 등의 형태로 상용화단계에 있으며, 스마트폰 등의 장비와의 연동을 통해 다양한 기능을 구현하고 있다. 그러나, 시계, 팔찌, 안경 등의 액세서리는 웨어러블 디바이스로서의 장점에도 불구하고, 익숙하지 못한 사용자에게는 오히려 불편함을 초래할 수 있다는 단점이 있다. 따라서, 차세대 웨어러블 디바이스, 즉, 의복으로서 기능과 전자소자로서의 기능을 동시에 하는 웨어러블 기술의 개발을 위해서는 섬유형 인터커넥트 소재의 개발이 필수적이다. 전도성과 유연성, 그리고 내구성이 우수한 소재를 개발하기 위해 우수한 전기적, 물리적 특성을 갖는 다양한 섬유형 인터커넥트가 개발되어왔다, 그러나, 이들을 활용하여 실제 웨어러블 디바이스로 제작할 경우 실생활에서 사용자의 체액이나 외부 오염원, 또는 습한 기후환경으로 인해 전자장비의 기능이 저하되거나 세탁 시, 전기적 기능을 상실하는 문제가 존재한다. 이를 극복하기 위한 방안으로 소자 구동 부분에 방수형 보호층을 별도로 구현하는 연구가 진행되었지만, 보호층 제작 및 부착을 위한 추가적인 공정의 요구, 전자소자의 성능 저하, 반복된 사용으로 인한 방수기능 상실 등의 문제점이 아직 존재한다. 또한 보호층의 구현은 사용자로 하여금 웨어러블 전자 소자에 대한 이질감을 갖게 하는 문제점이 발생 할 수 있다. 따라서, 섬유 고유의 형태를 유지하면서 우수한 전도성, 뛰어난 물리적 성질과 동시에 방수 특성을 가지는 소재의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 유연성 폴리머와 금속 나노입자의 복합체 이용하여 고전도성 섬유형 인터커넥트를 제작하고, 표면처리를 통해 소수성 자가조립단층 구현을 진행하여 섬유형 인터커넥트 상에 방수표면을 구현하였다. 코어부가 되는 섬유는 가벼우면서도 고강도 특성을 가지는 케블라(Kevlar) 섬유를 사용하였으며, 섬유 표면에 유연성 폴리머를 코팅하고 은 전구체를 흡수 및 환원시켜 고전도성을 구현하였다. 또한, 자가조립단분자막 형성을 통해 섬유형 인터커넥트의 표면을 소수성으로 개질시켰다. 이렇게 제작된 섬유는 1Ω/cm 미만의 낮은 저항 값을 나타내었고, 초소수성 특성에 의해 물이나 산성비등 용액에 젖지 않으며, 만 번이 넘는 반복된 변형 이후에도 고전도성 및 초소수성 표면 성질을 유지하는 안정성을 나타내었다. 또한 초소수성, 고전도성 섬유형 인터커넥트의 방수 특성으로 인하여 수중 조건에서도 4시간동안 전기적 구동하는 것을 확인하였으며, 실질적인 의류 형태의 웨어러블 디바이스로의 적용을 위하여 직물 형태로서 세탁을 실시하여, 세탁 후에도 전기전도성이 유지되는 현상을 확인하였다. |
| 저자 | 최병우1, 이재홍1, 한희탁1, 서정목2, 이태윤1 |
| 소속 | 1연세대, 2한국과학기술(연) |
| 키워드 | <P>섬유형 인터커넥터; 전도성 섬유; 웨어러블 디바이스; 초소수성; 방수장비</P> |
