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섬유로 만든 압전센서 유연성 6배…1만회 접어도 "이상무"

배터리 걱정없는 압전섬유센서가 개발됐다. 섬유로 만들어 최대 6배까지 늘어난다. 전자피부나 소프트 로봇 제작 등에 활용 가능할 전망이다. 기술 개발은 김미소 KAIST 기계공학과 교수 연구팀이 수행했다. 기존 압전 섬유 센서 내구성을 훨씬 뛰어넘는다. 1만회 반복 작업에도 성능저하가 없는 것이 확인됐다. 핵심은 코일에 리프와 그리프 매듭 기법을 응용한 것. 리프 매듭은 잎이 겹쳐진 것처럼 납작하게 계속 잇는 구조고, 그리프 매듭은 강하게 움켜쥐듯 고정하는 결속 방식이다. 연구팀은 먼저 압전 나노섬유 내부에 탄성 고분자 미세 입자를 넣어 서로 촘촘하게 맞물리는 구조를 만들었다. 이는 벨크로(찍찍이)처럼 구조들이 서로 지지해주는 효과를 내며, 센서가 반복적으로 늘어나더라도 원래 형태로 회복할 수 있게 돕는다. 또 전기를 모으는 전극과 전기를 생성하는 압전층이 자연스럽게 연결되도록 설계했다. 서로 다른 재질을 강하게 이어 붙여 충격이나 변형에도 쉽게 떨어지지 않도록 했다. 연구팀이 이를 통해 유연성과 고정력 및 전기신호에 대한 안정성을 확보한 것. 실험결과 센서는 원래 길이의 약 6.7배인 최대 668%까지 늘어나도 정상 출력이 이루어졌다. 연구팀은 이 센서가 생체신호 모니터링이나 디지털 헬스케어 기기, 전자 피부, 소프트 로봇용 감각 센서 등에 적용 가능할 것으로 내다봤다. 오는 8월 미국 일리노이대학교 대학원 입학(박사과정)을 앞둔 논문 제1저자 최용준 연구원은 "기존에는 메탈로 만든 평면형 센서가 주류였는데, 이는 로봇 등에 활용하기에는 유연성 등에 문제가 있었다"며 "5년 뒤 상용화가 목표"라고 설명했다. 논문 제3저자인 남지수 박사과정생은 "1만회 구부림 테스트에서도 정상 작동했다"고 말했다. 그는 또 "섬유 소재는 고분자 PVDF-TrFE (폴리비닐리덴 플루오라이드-트리플루오로에틸렌)을 사용했다. 이를 50회 꽈서 코일을 제작했다"며 "현재 연구실에서 화이버센서 연구만 5년 진행했다. 특허 등은 출원했는데, 중장기적 관점에서 사업화를 계획하고 있는 것으로 안다"고 답했다. 김미소 교수는 “기계적 복원성과 전기적 신뢰성을 동시에 확보했다"며 "향후 소프트 로봇용 감각 센서 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대한다"고 전했다. 연구결과는 나노공학 및 재료과학 분야 국제 학술지 'ACS 나노(IF16.1)에 게재됐다.

2026.06.18 09:14박희범 기자

시카고, 양자컴퓨팅 중심지로…'일리노이 퀀텀 파크' 1단계 착공

미국 시카고 남부의 옛 제철소 부지가 세계적 양자컴퓨팅 연구단지로 탈바꿈한다. 10일(현지시간) 퀀텀인사이더 등 외신에 따르면 리레이티드 미드웨스트와 클레이튼 리얼에스테이트그룹은 '일리노이 퀀텀 앤드 마이크로일렉트로닉스 파크(IQMP)'가 1단계 공사에 착수했다고 밝혔다. IQMP는 한때 세계 최대 제철소였던 U.S. 스틸의 사우스웍스 부지 중 약 128에이커(52만㎡)를 재개발하는 대형 프로젝트다. 기업과 학계, 연구기관이 협력하는 '양자 생태계 허브'를 목표로 설계됐다. 이를 위해 양자컴퓨팅을 위한 대규모 극저온 냉각 플랜트와 연구소, 대학·민간기업 공동 연구공간 등이 들어선다. 해당 부지는 일리노이 국제항만지구 내에 위치해 안정적인 전력 공급이 가능하고 대형 인프라를 구축할 수 있는 넓은 부지를 갖췄다. 이러한 조건이 극저온 환경을 필요로 하는 양자컴퓨팅 연구에 최적이라는 평가를 받았다. IQMP의 첫 입주 기업은 사이퀀텀(PsiQuantum)이다. 사이퀀텀은 빛의 입자인 '광자'를 활용해 양자비트를 구현하는 기술을 연구하고 있으며 극저온 환경에서 작동하는 양자 프로세서를 개발 중이다. 프로젝트 설계와 시공에는 글로벌 기술기업이 대거 참여했다. WSP가 전체 설계와 엔지니어링을 총괄하고 라마 존슨 콜래버러티브(Lamar Johnson Collaborative)가 건축 디자인을 클레이코(Clayco)가 시공을 맡았다. WSP는 기계·전기·배관(MEP) 설계, 구조공학, 에너지 컨설팅, IT 통합, 물리적 보안 등 전 영역을 담당한다. 1단계 개발 구역은 약 30에이커 규모로 사이퀀텀 연구소와 냉각 설비, 초기 입주 기업 공간이 포함된다. 완공 목표는 2027년으로 설정됐다. 이후 단계적으로 전체 부지를 확장해 첨단 양자·마이크로일렉트로닉스 단지로 발전시킬 계획이다. 이번 프로젝트는 시카고가 미국 중서부의 양자 기술 중심지로 도약하는 계기가 될 것으로 기대된다. 시카고 일대에는 이미 일리노이대(UIUC), 시카고대, 페르미국립가속기연구소(Fermilab) 등 세계적 연구기관이 밀집해 있어, IQMP가 이들과 연계된 연구 네트워크의 핵심이 될 전망이다. 이를 통해 IQMP이 반도체와 양자 분야에서 중국·유럽과의 기술 경쟁력을 강화하는 중요한 전환점이 될 것이라는 평가다. WSP 존 트로타 미드웨스트 지역 부사장는 "이 프로젝트는 미래를 향한 투자"라며 "이곳에서 이뤄질 연구와 혁신이 시카고뿐 아니라 전 세계 산업의 판도를 바꿀 것"이라고 말했다.

2025.11.10 10:25남혁우 기자

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