[한국대학신문 이정환 기자] 국립한국교통대학교(총장 윤승조)는 나노화학소재공학과 인인식 교수 연구팀이 고세척성과 다기능성을 동시에 갖춘 차세대 전자섬유(e-textile) 기술을 개발하고, 그 성과를 재료과학 분야 상위 2.3% 국제학술지인 ‘Materials Today’에 게재했다고 11일 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중점연구소 및 기초연구사업의 지원을 받아 진행됐으며, 전기공학과 석사과정 김선엽 대학원생과 화학산업연구소 박영호 박사가 공동 제1저자로 참여하고, 나노화학소재공학과 인인식 교수, 전기공학과 이원석 교수, 화학산업연구소 뮤렐리 박사가 공동으로 연구를 수행했다.

연구팀은 전도성과 유연성을 갖춘 2차원 소재 ‘맥신(MXene, Ti₃C₂Tx)’을 면섬유에 균일하게 도포해 가열·가스 감지·촉각 인식 등 다양한 기능을 구현하는 전자섬유를 제작했다. 특히 맥신의 산화 취약성과 섬유 표면 접착력 저하 문제를 극복했다는 점에서 주목받고 있다.

본 연구의 핵심 기술은 도파민(dopamine)을 결합한 카르복시메틸셀룰로오스(CMC-DA) 리간드를 맥신 표면에 화학적으로 도입한 것이다. 이를 통해 맥신의 산화 안정성을 높이고 섬유와의 강한 접착력을 확보함으로써, 세탁 이후에도 전기적 특성과 기능이 안정적으로 유지되도록 했다.

이를 통해 연구팀은 이 수성 잉크를 패드-드라이 및 딥코팅 방식으로 면 섬유에 적용해, 주울 발열(Joule heating) 및 변형 감지 센서로 활용하고, 다공성 구조에서는 이산화질소(NO₂) 가스 및 습도 감지 센서로의 응용 가능성도 확인했다. 또한 밀도범함수이론(DFT) 계산을 통해 도파민 리간드와 NO₂ 분자의 선택적 상호작용, 셀룰로오스의 수분 반응 메커니즘을 정량적으로 분석했다.

인인식 교수는 “기존 맥신 기반 전자섬유의 취약점이던 산화와 세탁 내구성 문제를 효과적으로 해결한 원천기술이다”라며 “향후 착용형 헬스케어 및 환경 센서 응용에 파급력이 클 뿐만 아니라, 수용액 기반 공정으로 대량생산에도 유리하다”라고 설명했다.

연구팀은 본 기술이 향후 헬스 모니터링 의류, 스마트 방호복, 환경 감지형 웨어러블 디바이스 등으로의 확장이 가능할 것으로 기대하고 있다.

한편, 국립한국교통대 인인식 교수팀은 2023년 나인테크와 맥신 기술 협력을 위한 업무협약(MOU)을 체결하고, 현재 대량생산 체계를 기반으로 상용화 연구를 진행 중이다. 연구진은 “나인테크와의 공동개발을 통해 본격적인 상용화를 추진하고 있으며, 다양한 산업 분야 기업들과의 협력을 통해 응용 제품 개발도 병행해 나갈 계획”이라고 전했다.