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문제 정의
- 이러한 이유로 웨어러블 전극에 이용이 가능한 새로운 고신축 재료에 대한 관심이 증가하고 있으며, 동시에 연구도 활발하게 이루어지고 있다. 많은 논문을 통해 연구 결과가 보고되었지만 그 중에서 실제로 적용 가능성이 높은 재료를 선별하였고 이와 관련된 연구결과를 소개하였다. 각 물질이 가지고 있는 장점을 부각시키고, 단점을 보완하는 방법을 중점으로 작성하였으며, 리뷰된 결과를 통해 실제로 소재의 부족한 부분을 보완할 수 있는 연구결과가 꽤 많이 보고되었다는 것을 확인할 수 있었다.
- 말굽 모양의 구조를 가진 원사가 늘어날 경우에 Strain을 흡수할 수 있다는 것이 해당 논문에서 주장하는 바이다. PEDOT:PSS가 코팅된 전극에 30%의 strain을 가했을 때, 매우 작은 수준의 저항 변화가 관찰되었고, 또한 20%의 strain을 1,000회 반복해서 인가하는 시험을 한 이후에도 저항은 10% 정도만 증가되었다고 한다.
- 최근 들어, 앞서 언급한 물질들을 단독으로 활용할 뿐만 아니라 높은 전기전도도, 신축성 및 신뢰성을 얻기 위해 복합 물질을 이용해 유연 전극을 제조하는 연구 결과가 여러 논문을 통해 소개되었다 [11,12]. 본 논문에서는 앞서 언급한 다양한 소재들과 더불어 하이브리드 소재의 최근 연구 동향에 대하여 소개하고자 한다.
- 본 논문에서는 웨어러블 소자용 유연 전극 소재로 주목받고 있는 소재 중 금속 나노와이어, 그래핀, 금속 메쉬, 전도성 고분자의 연구ㆍ개발 동향에 대하여 리뷰하였다. 기존의 금속 기반 전극과 투명 전극으로 일반적으로 사용되는 ITO는 고유의 성질로 인해 신축성 있는 전극에 이용되기 어렵다는 문제가 있다.
- 이렇게 제조된 얇은 그래핀 기반 전극은 옷감과의 마찰을 이용하여 마찰 전기를 발생할 수 있는 전극이므로 스스로 전력을 공급하는 웨어러블 디바이스에 적용이 가능하다고 한다. 본 연구는 두께가 얇은 그래핀의 특징을 극대화하여 신체 접촉형 웨어러블 디바이스에 활용했다는 점에서 의미가 있다고 판단된다.
- 해당 논문에서 제조된 반지 형태의 디바이스는 쉽게 착용이 가능하고 유연하기 때문에 다양한 크기로 제작 및 이용이 가능하다고 한다. 이 논문은 전기전도도가 다른 재료들에 비해 떨어지는 전도성 고분자를 CNT와 함께 이용하여 단점을 보완했다는 점에 의미가 있다고 판단된다.
- 이 전극을 이용하여 제조된 전자 피부의 신축성이 그림 3에 나타나 있다. 저자들은 은 나노와이어와 SCY를 통해 제조된 전극이 SCY의 스프링 구조로 인해 비틀리거나 구부러지는 등 다양한 기계적 변형에 견딜 수 있다는 것을 검증하고자 하였다. 이러한 형태의 전자 피부는 압력을 받거나 늘어날 때 strain의 변화율을 감지할 수 있다고 한다.
- 해당 논문의 저자들은 스마트 의족이나 보철 그리고 휴머노이드 로봇에 이용될 수 있는 유망한 센서라고 주장하고 있다. 해당 논문은 어렵지 않게 구할 수 있는 재료들의 조합을 통해 비교적 유연성이 우수한 웨어러블 소자를 개발한데에 의미가 있다고 판단된다.
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