인하대, 스스로 치유하는 신축성 웨어러블 센서와 슈퍼커패시터 개발
(왼쪽부터) 조대현 인하대 석사과정 졸업생, 조경국 인하대 석박사통합과정생, 홍기현 충남대 교수, 김명웅 인하대 교수, 이근형 인하대 교수./인하대 제공 인하대학교(총장 조명우)는 화학·화학공학 융합학과 이근형, 김명웅 교수 연구팀이 손상 부위를 스스로 치유하는 신축성 웨어러블 센서와 슈퍼커패시터를 개발했다고 14일 밝혔다. 연구팀은 배터리, 슈퍼커패시터, 발광소자, 인공신경 등에 이용되는 고체 고분자전해질 소재에 주목하고, 가역적인 복분해가 가능한 이황화물 작용기를 도입해 물리적 손상을 스스로 치유할 수 있는 고분자 네트워크 및 고분자전해질 소재를 성공적으로 개발했다. 이번에 개발된 자가치유 고분자전해질은 완전히 잘린 상태에서 상온에서 1시간이 지나자 단순히 접촉한 절단면이 연결되며 전기적·기계적 특성을 100% 회복했다. 이는 지금까지 보고된 자가치유 고분자전해질 중에서 가장 빠른 자가치유 성능을 나타낸 것이다. 또한 자가치유 고분자전해질은 600% 이상의 우수한 신축성과 1.75mS/cm의 높은 이온전도성도 보였다. 이근형·김명웅 교수팀은 이 소재를 웨어러블 센서와 신축성 슈퍼커패시터에 적용해 손상을 스스로 치유하는 소자도 개발했다. 최근 주목받는 유연성과 신축성을 가진 소자는 물리적 손상 및 반복적인 동작으로 인한 피로 파괴로 성능이 저하될 수 있다. 연구팀은 개발한 소재로 소자를 만드는 데 성공하면서 디스플레이, 센서, 태양전지, 에너지 저장소자 등 다양한 분야에 응용 가능할 것으로 내다보고 있다. 연구결과를 담은 논문 '자가치유 가능한 스트레처블 비휘발성 고분자전해질 및 이를 이용한 에너지 저장소자와 센서 응용 (Self-Healable, Stretchable, and Nonvolatile Solid Polymer Electrolytes for Sustainable Energy Storage and Sensing Applications)'은 에너지 분야 국제 저명 학술지인 '에너지 스토리지 머테리얼스(Energy Storage Materials)'(영향력 지수: 17.789) 최신호(Volume 45)에 게재됐다. 인하대 화학공학과 조대현 석사졸업생과 조경국 석박사 통합과정생이 공동 1저자로, 홍기현 충남대 교수가 공동 교신저자로 참여했다. 이근형 교수는 "이번에 개발된 소재는 신축성과 이온전도성 등 본래 고분자전해질이 가지고 있는 기능성을 유지하면서 자가치유 성능까지 확보했다"며 "향후 스트레처블·웨어러블 전자소자 개발에 크게 도움이 될 것으로 기대한다"고 말했다. 한편, 본 연구는 교육부와 한국연구재단, 한국기초과학지원연구원이 지원하는 기초과학 연구역량 지원사업과 한국연구재단의 개인기초 연구의 지원을 받아 수행됐다. /이현진기자 lhj@metroseoul.co.kr
