국립부경대학교와 한양대학교 공동 연구팀이 당기면 색이 변하는 첨단 섬유 소재를 개발해 주목받고 있습니다. 

국립부경대학교 고분자공학전공 김대석 교수 연구팀과 한양대학교 엄영호 교수 연구팀은 ‘콜레스테릭 액정 엘라스토머(CLCE, Cholesteric Liquid Crystal Elastomer)’ 기반의 메카노 변색 섬유를 개발했습니다. 해당 섬유는 외부 힘에 의해 나노구조가 변하며 반사되는 색이 달라지는 특징을 갖고 있습니다.

메카노 변색 기술은 전력을 사용하지 않고도 시각적으로 변화를 감지할 수 있어 다양한 산업에서 무전력 시각 센서로 활용될 가능성이 높습니다. 특히 CLCE 소재는 선명한 색상을 구현할 수 있으나 강한 외력이나 고속 변형에 취약해 실용화가 어려웠습니다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 열가소성 엘라스토머(TPE, Thermo Plastic Elastomer) 섬유에 CLCE를 정밀하게 코팅하는 공정법을 개발했습니다. 이를 통해 높은 회복 탄력성을 갖춘 CLCE 기반 메카노 변색 섬유를 구현하는 데 성공했습니다.

개발된 섬유는 초당 8회 반복되는 60~100% 인장 범위에서 변형 없이 원래 상태로 복귀하는 뛰어난 인장-회복 특성을 보였습니다. 연구팀은 이를 통해 스포츠웨어, 모빌리티, 우주항공 등 고속 환경에서도 즉시 활용이 가능할 것으로 기대하고 있습니다. 또한, 연구팀은 TPE에 탄소나노필러를 첨가함으로써 물성을 조절해 다양한 변색 섬유를 제작할 수 있는 가능성도 제시했습니다.

이 연구 결과를 담은 논문 ‘Ultra tough and high resilience mechanochromic fibres for real world stress detection’은 지난 2월 네이처 자매지인 Nature Communications에 게재됐습니다.

김대석 교수는 “이번 연구는 기존의 상용성 높은 소재와 결합한 복합체를 개발해 새로운 물성을 끌어내고 실용성을 극대화했다는 점에서 의의가 크다”며 “향후 특성이 우수하지만 물성이 약한 소재들을 활용해 다양한 기능을 창출하는 연구를 이어가겠다”고 밝혔습니다.