광주과학기술원(GIST)과 인하대 공동연구팀이 멍게 껍질 추출물로 전자소자를 만들었다. 생체전기 신호를 쉽게 검출할 수 있어 헬스케어나 스포츠웨어 등에 사용될 것으로 기대된다.
GIST는 신소재공학부 윤명한 교수와 인하대 화학공학과 심봉섭 교수 공동연구팀이 멍게 껍질에서 추출한 셀룰로오스 나노섬유와 전도성 고분자 복합화를 통해 친환경 섬유형 유기 전기화학 트랜지스터를 개발했다고 21일 밝혔다. 유기 전기화학 트랜지스터는 전해질 내에서 구동하는 트랜지스터로 전기적 신호를 스위칭하고 증폭해주는 역할도 한다.
유기 전기화학 트랜지스터는 체내 이식이나 피부에 부착하는 형태로 뇌, 심장, 근육 등 다양한 생체전기 신호를 쉽게 검출할 수 있다. 일반적으로 서로 다른 두 물질을 혼합하는 방식으로 전도성 고분자 소재의 기계적 특성을 강화하는데, 두 물질이 잘 혼합되지 않는 경우가 많다. 연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 셀룰로오스 나노섬유를 이용했다. 셀룰로오스는 친환경 소재인 멍게껍질에서 추출했다.
이렇게 만들어진 섬유형 전기화학 소자는 사람과 동물의 생체신호를 측정할 수 있을 뿐 아니라 식물의 이온 변화나 수분 함유 상태까지도 실시간으로 파악할 수 있었다.
윤명한 교수는 "이번 연구는 지구상에서 가장 풍부한 천연 유기물을 이용해 엔지니어링 고분자의 다양한 특성을 강화했다"며 "절연체인 셀룰로오스 나노섬유의 자발적 구조화를 유도해 전도성 고분자의 전기적 특성을 향상시킨 것은 구조화 효과를 명확하게 보여주는 것으로 학술적 의미가 크다"고 말했다.
참고자료
Carbohydrate Polymers, DOI : https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.121559