시사위크=박설민 기자  사물인터넷(IoT), 인공지능(AI) 등 첨단정보통신기술(ICT)을 탑재한 ‘스마트 의류’ 산업 규모가 급성장하고 있다. 글로벌 시장조사기관 ‘팩트.MR’은 스마트 의류 시장 규모가 오는 2032년엔 232억8,000만달러(약 30조9,344억원) 규모에 이를 전망이다. 이 같은 글로벌 시장 추세에 맞춰, 국내 연구진이 국가 산업 경쟁력을 대폭 높일 수 있는 신개념 스마트 의류 기술 개발에 성공했다.

송철현 한국과학기술연구원(KIST) 전자재료연구센터 책임연구원·장지수 선임연구원팀은 마찰전기섬유와 땀 전지 섬유로 다양한 습도 조건에서 전기 발생이 가능한 신개념 스마트 의류용 섬유 기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 

일반적으로 스마트 의류에 사용되는 마찰전기섬유는 습도에 취약해 주변의 습기나 인체의 땀에 의해 전력 효율이 낮아진다는 문제가 있다. 또 땀 전지는 발생 전력이 작아 활용도 어렵다.

이 같은 문제를 해결하고자 KIST 연구진은 탄성중합체와 혼합된 용질(설탕)을 녹이는 간단한 제조 공정으로 새로운 마찰전기섬유를 개발했다. 마찰 표면적을 증가시켜 에너지 효율을 향상시키는 방법이다. 

또한 땀 전지 섬유에 이온 염(ionic salt) 및 파릴렌(parylene-C)을 코팅해 발전 성능을 향상시켜, 비대칭 습윤성을 유지하도록 했다. 이후 이들 섬유를 직조방식으로 결합해 습기에 취약한 마찰전기 섬유와 전력 효율이 낮은 땀 전지 섬유의 한계를 극복한 스마트 의류용 기능성 섬유를 개발했다.

스마트 의류용 기능성 섬유는 단순한 코팅 공정과 직조 기술만으로도 대면적, 대량 생산이 가능해 제작 단가와 공정시간을 획기적으로 절감할 수 있다. 또한, 10회 이상의 반복적인 세탁 이후에도 전기에너지 발생 특성이 유지해 상용화 가능성이 높다.

연구진은 새로 개발한 마찰전기섬유 1개와 땀 전지 섬유 36개 (3개 병렬, 12개 직렬)로 구성된 의류용 섬유 두 개를 연결했다. 그 결과, 배터리 없이 인체의 움직임과 땀으로부터 전압 3V, 전류 7~20mA를 생산해, 위치 추적 센서 구동에 성공했다.

송철현 책임연구원은 “이번에 개발한 기술은 의류형 전자기기 및 웨어러블 디바이스 전 분야에 활용가능하다”며 “특히 소방관, 군인, 산악인 등 극한 환경에서 활동하는 종사자들을 위한 전원공급원으로 적용이 기대된다”고 밝혔다. 이어 “스마트 의류에 적용해 다양한 신체 정보들을 제공해주는 센서로 활용하기 위한 추가 실험도 진행 중”이라고 전했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 KIST의 주요사업으로 수행됐다. 연구 성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 최신호에 게재됐다.