높은 온도에서 길게 늘어나는 섬유가 개발됐다.

23일 한국연구재단은 부산대 안석균 교수 연구팀이 열 자극으로 길이가 늘어나는 형상변형섬유 제조 공정을 개발했다고 밝혔다.

고온에서 의류를 세탁·건조하면 줄어드는 것처럼 대부분의 고분자 섬유는 열을 가하면 수축한다.

열 감응성 수축 원리는 인공 근육, 스마트 의류, 햅틱(촉각) 장치 등 다양한 분야에 활용되고 있으나 수축 모드에만 한정된 형상변형섬유는 기능이 제한적일 수밖에 없다.

이 때문에 열 감응성 신장(길게 늘어남)이 가능한 형상변형섬유에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만 고분자 사슬의 배향(일정 방향으로 배열)이 섬유 축에 평행하게 형성돼 열 수축을 유발, 열에 의해 길이가 늘어나는 섬유를 개발하는 것은 쉽지 않았다.

연구팀은 '스멕틱 액정'(smectic liquid crystal·디스플레이 장치에 사용되는 길쭉한 액정분자가 층을 이룬 구조의 물질)의 독특한 분자 정렬 특성을 활용, 섬유 축에 수직으로 분자 배향을 형성하는 데 성공했다.

고분자 섬유의 일반적인 배향과는 반대로 열을 가했을 때 스스로 늘어나는 형상 변형을 유도했다.

이 스멕틱 액정탄성체 섬유는 온도가 상승하면 30% 이상의 변형률로 길이가 늘어나고, 온도가 낮아지면 원래의 길이로 돌아간다.

연구팀은 직접 생산한 스멕틱 액정 섬유를 이용해 온도 변화에 따라 기공 크기를 50% 이상 조절할 수 있는 스마트 니트(knit)를 제작하는 데 성공했다.

안석균 교수는 "기존 수축 변형에 한정된 형상 변형 섬유의 작동 모드를 신장 변형으로까지 확장해 구현했다"며 "스마트 의류, 인공 근육, 소프트 로봇 등 분야에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 성과는 지난 17일자 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances)에 게재됐다.



김주미 키즈맘 기자 mikim@kizmom.com