[동아일보] 섬유, 감압섬유, 압력감지 센서

동아일보  2018. 7. 16

평범한 실이 아닙니다, 압력감지 센서입니다

국내 연구진 ‘감압섬유’ 최초 개발… 실처럼 짤수 있어 다양한 분야 응용 축구 골대 네트-소파-침대 등 활용… 스포츠 오심 방지-건강관리 가능

 

한국생산기술연구원(생기원)에서 개발한 특수 전도성 실. 이 실로 직물을 짜서 3겹으로 겹치면 압력감지 섬유로 변신한다.

월드컵 축구 16강을 결정하는 조별 리그. 한국 대표팀은 멕시코와의 경기에서 선전했으나 아쉽게 고배를 마셨다. 경기 후반 20분경 우리가 멕시코 진영에서 공격을 전개하는 과정에서 기성용이 공을 몰고 가다 멕시코 선수 엑토르 에레라의 발에 걸려 넘어졌다. 그러나 주심은 휘슬을 불지 않았다. 이 기회를 포착한 멕시코 팀은 반격에 나서 추가골을 얻어냈다. 대한축구협회는 “비디오 판독 결과 오심으로 보이며 공식 항의할 것”이라고 밝혔다.

축구를 비롯해 다양한 스포츠 경기에서 오심 논란은 끊이지 않는다. 만약 축구선수들의 의복과 양말, 축구 네트 등이 ‘압력감지 센서(감압센서)’로 만들어져 있다면, 반칙 여부나 골인 여부를 즉시 확인할 수 있지 않을까. 지금까지 이런 일은 상상에 불과했다. 실을 짜서 만든 섬유 제품이 압력을 감지하도록 만들 기술이 없었기 때문이다. 그러나 앞으로 스포츠 판정은 물론 환자 건강관리 등 다양한 분야에서 감압센서가 부착된 기능을 하는 옷감, 즉 감압섬유(感壓纖維)가 실용화될 것으로 보인다.

고재훈 생기원 수석연구원이 감압 섬유를 시연해 보이고 있다. 한국생산기술연구원 제공

한국생산기술연구원(생기원)은 실용화가 가능한 수준의 감압섬유를 최초로 개발했다고 13일 밝혔다. 고재훈 수석연구원팀은 2015년부터 약 4년간 약 10억 원의 연구비를 투입해 이 같은 성과를 얻었다. 지금까지 ‘전기가 통하는 실’을 개발한 사례는 여러 차례 있었다. 감열(感熱)이나 감압 등 다양한 센서를 옷감 형태로 만드는 연구도 여러 곳에서 진행 중이다. 하지만 센서와 전극을 통합해 실제로 동작할 수 있는 감압섬유를 개발한 것은 이번이 처음이다.

연구진은 옷감을 센서로 만들기 위해 두 종류의 특수 실을 먼저 개발했다. 섬유의 위아래 층에는 특별히 개발한 고전도성 실을 격자 모양으로 배열하고, 중간에는 전기 흐름을 방해하는 중전도성 실을 촘촘하게 짜 넣었다. 이렇게 3겹으로 만든 섬유는 일부분을 누르면 전기저항이 달라지면서 그 신호를 연결된 전자회로에서 즉시 확인할 수 있다. 핵심 기술인 중간층 실은 전도성 고분자를 섞어 넣고, 탄소 코팅기술 등을 적용해 효율을 높였다. 연구진은 여기에 그치지 않고 전기 신호를 확인하는 데 필요한 전극과 전자기판(PCB)까지 모두 실 형태로 만들어냈다. 배터리를 제외한 모든 부분을 실로 만드는 데 성공한 셈이다.

연구진이 개발한 감압섬유는 의복은 물론 실을 짜서 만드는 ‘섬유제품’이라면 어떤 것이든 압력을 감지하도록 만들 수 있다. 압력 감지가 가능한 티셔츠나 양말 등을 만들 수 있고, 필요하면 소파나 침대 형태도 개발할 수 있다. 앉거나 누워 있는 사람의 자세를 확인할 수 있어 환자 모니터링용으로 큰 가치가 있을 것으로 보인다.

연구 성과는 벌써 주목받고 있다. 최근 국내 기업에서 태권도 경기용 호구를 개발해 달라고 요청해 와 검토 중이다. 연구진은 이 기술을 재차 응용해 과학기술정보통신부 연구과제로 ‘척추교정기용 원격 모니터링-분석 시스템 개발’ 사업에 선정되기도 했다.

생기원은 앞으로 5억 원 상당의 연구비를 추가로 투입해 이 기술을 한층 더 가다듬을 계획이다. 감압 기술을 잘 이용하면 맥박과 심전도 등도 확인할 수 있다. 추가 연구를 진행하면 환자 건강관리 등 다양한 분야에 활용할 수 있다.

연구진은 다음 목표로 체압 분석용 매트리스를 개발할 계획이다. 일반 압력센서를 이용한 체압 분석 침대도 시판 중이지만 가격이 비싸고 측정이 정확하지 못하다는 단점이 있었다.

고 연구원은 “전도성 원단을 사용해 센서를 만든 사례가 아직 없다는 점에서 이번 연구 성과는 특별하다”며 “앞으로 중증환자나 노인 등을 위한 첨단 의료서비스 개발로 이어졌으면 한다”고 기대했다.

전승민 동아사이언스 기자