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KOREA NATIONAL UNIVERSITY OF TRANSPORTATION 산학연·취창업

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웨어러블 스트레인 센서를 위한 산화저항성 및 자가 치유 맥신 기반 하이드로겔 개발

  • 조회 : 33502
  • 등록일 : 2023-05-08
  • 교수 : 나노화학소재공학 인인식 / AI 로봇공학과 곽정환 교수/ 신소재공학과 정용진 교수
웨어러블 스트레인 센서를 위한 산화저항성 및 자가 치유 맥신 기반 하이드로겔 개발2.jpg ( 213 kb)
웨어러블 스트레인 센서를 위한 산화저항성 및 자가 치유 맥신 기반 하이드로겔 개발
[웨어러블 스트레인 센서를 위한 산화저항성 및 자가 치유 맥신 기반 하이드로겔 개발]

국립한국교통대학교(총장 직무대리 정기만)는 나노화학소재공학과 인인식, AI 로봇공학과 곽정환 교수, 신소재공학과 정용진 교수 연구팀이 홍합 모사 천연 접착 소재인 카테콜 그룹을 접합한 catechol-functionalized poly(vinyl alcohol) (PVA-CA)을 합성하고 이를 웨어러블 스트레인 센서에 사용되는 맥신에 적용하여 산화안정성과 자가 치유 능력을 갖춘 맥신 기반 하이드로겔을 개발했다고 밝혔다.

맥신 기반의 웨어러블 하이드로겔은 피부 조직과 같은 부드러움과 독특한 전기적, 기계적 특성으로 인해 인체 부착형 센서의 유망한 후보로 거론되었다. 하지만 하이드로겔이 가진 수분으로부터 발생되는 맥신의 불가피한 산화는 센서로서의 감지 성능과 장시간 안정성 문제를 만들어내었다. 맥신의 다양한 특성을 이용하고 장기 안정성을 가지기 위해서는 하이드로겔 내에서의 산화안정성 보장이 필수적으로 개선되어야 할 이슈였다.

이번 연구성과는 맥신의 산화를 억제하는 카테콜 그룹을 접한 폴리(비닐)알코올 기반의 하이드로겔을 개발하여 빠른 자가 치유와 우수한 동작 변화를 감지하는 센서를 개발하였다. 맥신 표면과 소수성 카테콜 그룹의 상호작용을 통해 수분과의 접촉을 최소화해 산화를 억제하였으며, 개발된 하이드로겔은 미묘한 인간의 움직임과 필기를 감지하는 실시간 모니터링을 위한 스트레인 센서로 사용되었다. 또한 생성된 신호를 통해 딥러닝 모델을 사용하여 정확한 구별이 가능하게 하여 음성, 필체 등의 감식 기술로서의 응용이 가능할 것으로 보인다.

한편, 본 연구는 교육부 이공계 대학중점연구소 지원사업, 4단계 BK21 지원사업 (이상 사업단장 인인식 교수) 지원을 통하여 수행되었으며, Wiley-VCH Verlag에서 출판되는 화학 바이오소재 분야 세계적 권위지인 ‘Advanced Functional Materials’(Impact factor: 19.924)에 3월 2일자로 온라인 판 게재되었고, 연구 우수성을 인정받아 커버 이미지로 선정되었으며 현재 특허 출원 중이다. 화학산업연구소의 G. Murali 박사가 공동 제1 저자로 연구를 주도하였다.
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