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기계공학과 하지환 교수 연구팀, 에너지·센서 응용 가능한 ‘초유연 무기·고분자 복합 섬유’ 개발 새글
작성자기획과 조회수38 등록일2026-10-27
사진설명: (왼쪽부터) 고려대학교 세종캠퍼스 제어계측공학과 김다빈 석사과정, 한국과학기술원 신소재공학과 Suchithra Padmajan Sasikala 박사, 한밭대학교 기계공학과 하지환 교수, 한국과학기술원 기계공학과 박인규 교수, 신소재공학과 김상욱 교수, 고려대학교 세종캠퍼스 제어계측공학과 안준성 교수
- 국립한밭대-고려대 세종캠퍼스-KAIST 공동연구로 단단한 무기 소재를 실처럼 유연하게 다룰 수 있는 ‘코어–셸 무기 나노얀’ 구현
- 전기방사 고분자 보호층으로 반복 굽힘·압축에도 성능 유지, 하나의 섬유 플랫폼에서 에너지 변환·저장·힘 감지 기능 동시 구현
- 섬유·첨단소재 분야 최상위 국제학술지 ‘Advanced Fiber Materials’(IF 22.6, 상위 1.6%, Textile 분야 Rank 1) 게재
□ 우리 대학 기계공학과 하지환 교수 연구팀이 고려대학교 세종캠퍼스 제어계측공학과 안준성 교수 연구팀, 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 박인규 교수․신소재공학과 김상욱 교수 연구팀과의 공동연구를 통해, 기존 무기 소재의 높은 전기적․화학적 기능성은 유지하면서도 실처럼 유연하게 변형할 수 있는 ‘초유연 무기․고분자 복합 섬유'를 개발했다고 27일 밝혔다.
○ 스마트 의류는 착용자의 움직임과 주변 환경 변화에 맞춰 다양한 기능을 제공하는 차세대 의류 기술로, 이를 구현하기 위해서는 유연하면서도 높은 기능성과 안정적인 성능을 유지하는 섬유 소재가 필수적이다.
○ 그러나 촉매·전극 등에 널리 쓰이는 금속과 금속산화물 소재는 단단하고 변형에 취약해 섬유 형태로 적용하는 데 한계가 있었다.
○ 공동 연구팀은 이러한 한계를 해결하기 위해 무기 소재를 수십~수백 나노미터 두께의 얇은 리본 형태로 제작한 뒤, 이를 꼬아 섬유처럼 다룰 수 있는 실(나노얀, nanoyarn) 형태로 구현했다.
○ 나노 크기의 얇은 구조와 꼬임 구조를 통해 본래 단단한 무기 소재에서도 높은 유연성을 확보했다.
○ 이번 기술의 핵심은 무기 나노리본으로 이루어진 중심부(코어)를 부드러운 고분자 나노섬유가 감싸는 ‘코어–셸(core–shell)’ 구조이다.
○ 연구팀은 나노임프린트 기술과 가느다란 고분자 섬유를 제조하는 전기방사 기술을 결합해 무기 실 표면에 균일한 고분자 보호층을 형성했다.
□ 국립한밭대 하지환 교수 연구팀은 전기방사 나노섬유 공정 분야의 전문성을 바탕으로 이 코어–셸 구조 구현에 핵심적인 역할을 담당했다.
○ 전기방사로 형성된 고분자 보호층은 미세한 공극을 통해 전해질과 반응 물질이 내부 코어까지 이동할 수 있도록 하면서도 내부 코어의 손상을 방지해, 반복적인 굽힘과 압축 등 다양한 변형 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있도록 했다.
○ 연구팀은 개발한 초유연 무기․고분자 복합 섬유를 물 분해의 산소 발생 반응용 촉매 전극, 섬유형 에너지 저장소자, 힘 감지 센서로 확장해 하나의 섬유 플랫폼에서 에너지 변환․저장․감지 기능을 모두 구현했다.
○ 특히 섬유형 촉매 전극과 에너지 저장소자는 기존 연구 결과와 비교해 경쟁력 있는 성능과 높은 장기 안정성을 보였으며, 센서 배열을 통해 힘의 크기와 분포를 동시에 분석할 수 있음을 확인했다.
○ 이러한 결과는 향후 스마트 의류와 착용형 전자기기 구현을 위한 다기능 섬유 소재 플랫폼으로 활용될 가능성을 보여준다.
□ 기계공학과 하지환 교수는 “단단해서 옷감에 쓰기 어려웠던 무기 소재를 전기방사 나노섬유로 감싸 실처럼 다룰 수 있게 한 것이 이번 연구의 핵심”이라며, “에너지와 센서 기능을 함께 갖춘 섬유 플랫폼으로서 스마트 의류와 웨어러블 헬스케어 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 연구의 의의를 밝혔다.
□ 국립한밭대학교 기계공학과 하지환 교수가 공동 제1저자로 참여한 이번 연구는 고려대학교 세종캠퍼스 제어계측공학과 김다빈 석사과정, KAIST 신소재공학과 수치트라 파드마잔 사시칼라(Suchithra Padmajan Sasikala) 박사가 공동 제1저자로, KAIST 기계공학과 박인규 교수, 신소재공학과 김상욱 교수, 고려대학교 세종캠퍼스 제어계측공학과 안준성 교수가 공동 교신저자로 참여했으며, 섬유 및 첨단 소재 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 파이버 머티리얼스(Advanced Fiber Materials, Impact Factor 22.6, JCR 상위 1.6%, Textile 분야 Rank 1)’에 게재됐다.
○ 본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 우수연구–중견연구 사업(과제번호 RS-2025-00521316) 및 지원사업(과제번호 RS-2025-00523026, 2021R1A2C3008742), 한국연구재단의 창의도전연구기반지원사업(과제번호 RS-2023-00248902), 산업통상자원부와 한국산업기술기획평가원(KEIT)의 지원사업(과제번호 RS-2022-00154781) 및 산업기술알키미스트 프로젝트사업(과제번호 1415179744, 20019169), 정부(과학기술정보통신부) 재원의 정보통신기획평가원-대학ICT연구센터(ITRC) 지원사업(과제번호 IITP-2026-RS-2023-00258971), 교육부와 한국연구재단의 글로컬R&D지원 사업(과제번호 RS-2025-25414424)의 지원을 받아 수행됐다.