인더뉴스 제해영 기자ㅣ국립부경대학교 김용현 교수 연구팀이 피부처럼 잘 늘어나면서도 전기를 생성할 수 있는 차세대 ‘만능 하이드로겔’을 개발했습니다.
이번에 개발된 하이드로겔은 인체 부착이 가능한 웨어러블 센서에 적합한 소재로, 전기 신호에 민감하고 기계적 강도와 전도성을 동시에 갖춘 것이 특징입니다.
김용현 교수(디스플레이반도체공학전공)팀은 자연 유래 성분인 잔탄검과 생체친화적 고분자인 폴리비닐알코올(PVA)을 결합해 하이드로겔을 제작했습니다. 연구팀은 독자적인 ‘이중 가교 및 이온 처리’ 공정을 통해 기계적 강도와 이온 전도도의 상충 관계를 해결했습니다.
물리적·화학적 결합을 함께 적용해 하이드로겔 구조를 견고하게 만들고, 이온 처리로 전도성을 높이며 안정성을 확보했습니다. 그 결과, 해당 하이드로겔은 기존보다 20배 이상 튼튼하고 4배 이상 늘어나며, 매우 높은 이온 전도도(5.23 S/m)를 기록했습니다.
또한 반복 움직임에도 전기 신호의 왜곡이 거의 없어 웨어러블 센서로서 안정성과 신뢰성을 확보했습니다. 연구팀은 이를 손가락, 무릎 등의 관절 움직임은 물론 맥박, 호흡, 삼킴 등 미세한 생체 신호 감지에도 성공적으로 활용했습니다.
인공지능(AI)을 활용한 분석에서는 84.9%의 높은 정확도로 다양한 동작을 구분해 인간-기계 인터페이스(HMI)로서의 가능성을 보여줬습니다.
더불어 연구팀은 이 하이드로겔을 바닷물 속 염분 농도 차를 이용한 삼투압 발전기에도 적용해 LED 점등에 성공했습니다. 이 기술은 해양 에너지를 친환경 방식으로 전기로 전환할 수 있는 지속가능한 에너지 기술로 평가받고 있습니다.
해당 연구 성과는 국제학술지
