박정환 금오공대 교수팀, 플래시 광 기반 다공성 그래핀 센서 개발

복잡하고 비싼 그래핀 제조 공정 한계 극복
생체신호 실시간 감지 가능...SCI급 국제학술지에 게재

권태혁 기자 | 2025.04.02 14:42

박정환 금오공대 기계공학부 교수, 김찬혁 학부연구생(4학년), 이한얼 전북대 신소재공학부 교수, 김정현 박사과정, 최세진 석사과정.(왼쪽부터)/사진제공=금오공대

국립금오공과대학교는 최근 박정환 기계공학부 기계시스템공학전공 교수 연구팀이 플래시 광(光)을 이용해 3차원(3D) 다공성 그래핀을 구현하고, 이를 생체신호 실시간 모니터링 시스템에 적용했다고 2일 밝혔다.

이번 연구는 이한얼 전북대 신소재공학부 전자재료공학전공 교수팀, 미국 코넬대 등과의 공동연구로 진행됐다.

박 교수팀은 사진 촬영에 사용되는 플래시 광처럼 강한 빛을 플라스틱 필름에 순간적으로 조사하고 내부 폴리머 구조를 변화시켰다. 그 결과 수 밀리초(0.001초) 사이에 넓은 면적의 그래핀 소재를 합성하는 데 성공했다.

연구팀은 플래시 광의 세기, 시간, 횟수 등을 정밀 조절해 고순도·고전도성을 갖춘 3D 다공성 그래핀을 구현했다. 해당 소재는 공극률이 높고 표면적이 넓어 센서 감도 향상에 유리하다. 이를 활용해 신체 움직임과 체온, 땀 속 이온 변화 등을 감지하는 피부 부착형 센서를 제작했다.

박 교수는 "빛과 물질의 상호작용을 잘 활용하면 미래 전자소재의 생산 플랫폼을 크게 혁신할 수 있을 것"이라며 "이번에 개발한 소재는 헬스케어 센서를 비롯한 다양한 차세대 웨어러블 전자소자에 적용할 수 있다"고 설명했다.

한편 이번 연구는 과기정통부와 한국연구재단이 지원하는 △나노·소재기술개발사업 △중견연구자지원사업 △기초연구실지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

연구 결과는 'Wearable Multifunctional Health Monitoring Systems Enabled by Ultrafast Flash-Induced 3D Porous Graphene'(초고속 플래시 유도 3D 다공성 그래핀으로 구현된 웨어러블 다기능 헬스 모니터링 시스템)이라는 제목으로 에너지 분야 SCI급 국제학술지 'Energy & Environmental Materials' 온라인판에 게재됐다.