• - 배터리 없이 추울 땐 닫히고 더울 땐 자동 열려 온도 조절
  

ETRI 연구진이 사람 피부를 모사해 개발한 박막 소자와 성능을 확인하고 있다.[ETRI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 사람 피부의 땀샘처럼 주변 환경에 따라 수축과 팽창이 자유롭게 온도조절이 가능한 박막을 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 사람의 피부 표면 온도와 비슷한 31℃에서 온도가 낮으면 팽창해 구멍이 닫히고 높으면 자동으로 열려 열 방출을 전원 없이 조절이 가능한 방열(放熱) 소자 개발에 성공했다고 9일 밝혔다.

연구진은 온도에 따라 물의 흡수량이 달라지는 온도 반응성 하이드로겔을 마치 ‘풍차’와 같은 모양으로 일정온도 보다 낮으면 물을 머금어 팽창해 닫히고 온도가 높게 되면 물을 배출해 수축하는 밸브를 만들었다.

이 방열소자의 크기는 3cm x 3cm 크기로 인공 땀샘 2만개가 들어가 있다. 소자 두께는 70 마이크로미터(㎛)이고 땀샘의 단위구조인 셀의 크기는 100 ㎛, 밸브는 20 ㎛ 크기의 수준이다.

박막의 구조는 두 개의 층으로 구분돼 위층은 프레임으로 단위구조 셀을 지지해 주는 역할을 한다. 아래층은 밸브 구조로 제작돼 고분자간 결합을 통해 유연한 박막 형태의 냉각 소자를 만들었고, 내부는 용매인 물로 채워지게 된다.

특히 팽창수축을 반복하는 밸브는 사람의 땀샘 크기와 유사하게 설계됐다.

연구팀이 온도에 따른 증발량을 측정한 결과 기존 박막에 비해 저온에서 증발이 30% 가량 억제됨을 보였다. 반복되는 실험에도 구조체는 일정한 성능을 유지하는 것을 확인 인공 땀샘으로의 기능도 입증했다.

문승언 ETRI 신소재연구실 박사는 “향후 열전소자와 결합해 특정부위 약물투여, 인공피부 등과 같은 웨어러블 소자의 전원으로 발전시킬 계획”이라고 말했다.

이번 성과는 국제학술지 ‘어드벤스드 머터리얼즈’ 온라인판에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com