- 용액 공정 기반의 투명하고 유연한 2차원 대면적 히터 개발 - 2차원 신 나노물질 맥신(MXene) 기반의 차세대 기능성 히터로 각광 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물질구조제어연구센터 구종민 센터장과 연세대학교 나노고분자연구실 박철민 교수 공동 연구팀은 각광받는 2차원 나노 신물질인 맥신(MXene)을 기반으로 한 유연하고, 대면적으로 제작이 가능한 차세대 투명 웨어러블 히터를 개발했다고 밝혔다. 전기적 히터는 공간 가열, 자동차 및 빌딩의 서리 제거, 의료 기기 등의 넓은 분야에 유용하게 이용되고 있다. 최근에는 유연 전자 소자나 헬스 케어 분야에 응용되는 기능성 히터들이 주목 받고 있어, 투명성 및 기계적 유연성이 확보된 히터들에 대한 요구가 증가하고 있다. 차세대 기능성 히터 응용을 위하여 우수한 성능 및 공정성을 모두 확보할 수 있는 신규 소재 개발이 필요한 시점이다. 차세대 히터를 개발하기 위해 기존 연구들은 금속 나노와이어, 그래핀, 산화 그래핀을 환원시키는 방식 등을 중점적으로 다루어왔다. 그러나 금속 나노와이어는 비싼 재료값, 큰 밀도 및 기계적인 유연성 부족, 제한적인 공정이 단점으로 지적 되었다. 또한, 그래핀은 대면적으로 제작하기 힘든 공정상의 문제가 단점이고, 산화 그래핀을 환원 시키는 방식은 상대적으로 낮은 전기전도도 및 공정에서 발생하는 유해물질이 문제로 지적받았다. KIST 구종민 센터장은 금속과 같은 수준의 높은 전기 전도도(106S/m)를 갖는 2차원 나노재료인 맥신(MXene)을 개발한 바 있다.(※Science 353, Issue 6304, 2016) 이 맥신(Ti3C2) 소재는 높은 전기전도도 뿐만 아니라 표면에 많은 친수성 그룹(-OH)을 포함하고 있어 용액공정을 가능하게 할 수 있다. KIST 구종민 센터장 연구팀은 이러한 맥신을 활용하여 용액공정을 통한 히터를 개발하여 다른 후보물질들이 해결하지 못했던 문제를 해결하였다. KIST-연세대 공동연구진은 이번 연구를 통해 다양한 기판에 수십 나노 수준의 얇은 2차원 박막을 구현하였으며, 맥신의 우수한 전기적 성질을 활용하여 빠른 응답속도 및 우수한 성능을 보이는 히터를 개발했다. 또한, 고분자 기판위에 박막을 형성하여 유연하면서도 큰 면적을 갖는 히터 소자에 적용할 수 있음을 보였다. 나아가, 실용적인 히터 제작을 위해 다양한 섬유 위에 맥신 히터를 제작하여 바느질 및 직조 가능한 새로운 방식의 입는 히터 방식(웨어러블)을 제시하였다. KIST 구종민 센터장은 “우수한 광 투과도를 가지는 맥신(Ti3C2) 히터를 세계 최초로 제시하고, 실생활에 사용 가능한 고분자 섬유위에 코팅하여 차세대 웨어러블 히터를 개발하였다.”며 “향후 맥신 박막을 기반으로 한 향상된 히터를 구현할 수 있을 것으로 기대되며, 장기적으로는 용액공정을 활용한 차세대 2D 전기 소자에 적용이 가능할 수 있을 것으로 사료된다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 도약과제, 중견 연구자 사업, 미래 소재 디스커버리 사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 과학전문지인 ‘ACS Nano’ (IF:13.709, JCR 분야 상의 4.035%) 최신호에 게재되었다.· *(논문명) Shape-Adaptable 2D Titanium Carbide (MXene) heater - (제 1저자) KIST 물질구조제어연구센터 유승건 연구원((現)한국전기연구원 선임연구원) - (제 1저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박태현 연구원 - (교신저자) KIST 물질구조제어연구센터 구종민 센터장 - (교신저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박철민 교수 <그림설명> (a) 용액공정을 통해 제작한 맥신 박막 개략도. (b) 전압을 인가하였을 때 발열하는 맥신 히터의 IR 카메라 사진. (a) 맥신이 고분자섬유 표면에 코팅된 고분자 섬유 히터 개략도. (b) 바느질 및 직조가 가능한 차세대 웨어러블 히터 사진 및 IR 카메라 사진.

- 용액 공정 기반의 투명하고 유연한 2차원 대면적 히터 개발 - 2차원 신 나노물질 맥신(MXene) 기반의 차세대 기능성 히터로 각광 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물질구조제어연구센터 구종민 센터장과 연세대학교 나노고분자연구실 박철민 교수 공동 연구팀은 각광받는 2차원 나노 신물질인 맥신(MXene)을 기반으로 한 유연하고, 대면적으로 제작이 가능한 차세대 투명 웨어러블 히터를 개발했다고 밝혔다. 전기적 히터는 공간 가열, 자동차 및 빌딩의 서리 제거, 의료 기기 등의 넓은 분야에 유용하게 이용되고 있다. 최근에는 유연 전자 소자나 헬스 케어 분야에 응용되는 기능성 히터들이 주목 받고 있어, 투명성 및 기계적 유연성이 확보된 히터들에 대한 요구가 증가하고 있다. 차세대 기능성 히터 응용을 위하여 우수한 성능 및 공정성을 모두 확보할 수 있는 신규 소재 개발이 필요한 시점이다. 차세대 히터를 개발하기 위해 기존 연구들은 금속 나노와이어, 그래핀, 산화 그래핀을 환원시키는 방식 등을 중점적으로 다루어왔다. 그러나 금속 나노와이어는 비싼 재료값, 큰 밀도 및 기계적인 유연성 부족, 제한적인 공정이 단점으로 지적 되었다. 또한, 그래핀은 대면적으로 제작하기 힘든 공정상의 문제가 단점이고, 산화 그래핀을 환원 시키는 방식은 상대적으로 낮은 전기전도도 및 공정에서 발생하는 유해물질이 문제로 지적받았다. KIST 구종민 센터장은 금속과 같은 수준의 높은 전기 전도도(106S/m)를 갖는 2차원 나노재료인 맥신(MXene)을 개발한 바 있다.(※Science 353, Issue 6304, 2016) 이 맥신(Ti3C2) 소재는 높은 전기전도도 뿐만 아니라 표면에 많은 친수성 그룹(-OH)을 포함하고 있어 용액공정을 가능하게 할 수 있다. KIST 구종민 센터장 연구팀은 이러한 맥신을 활용하여 용액공정을 통한 히터를 개발하여 다른 후보물질들이 해결하지 못했던 문제를 해결하였다. KIST-연세대 공동연구진은 이번 연구를 통해 다양한 기판에 수십 나노 수준의 얇은 2차원 박막을 구현하였으며, 맥신의 우수한 전기적 성질을 활용하여 빠른 응답속도 및 우수한 성능을 보이는 히터를 개발했다. 또한, 고분자 기판위에 박막을 형성하여 유연하면서도 큰 면적을 갖는 히터 소자에 적용할 수 있음을 보였다. 나아가, 실용적인 히터 제작을 위해 다양한 섬유 위에 맥신 히터를 제작하여 바느질 및 직조 가능한 새로운 방식의 입는 히터 방식(웨어러블)을 제시하였다. KIST 구종민 센터장은 “우수한 광 투과도를 가지는 맥신(Ti3C2) 히터를 세계 최초로 제시하고, 실생활에 사용 가능한 고분자 섬유위에 코팅하여 차세대 웨어러블 히터를 개발하였다.”며 “향후 맥신 박막을 기반으로 한 향상된 히터를 구현할 수 있을 것으로 기대되며, 장기적으로는 용액공정을 활용한 차세대 2D 전기 소자에 적용이 가능할 수 있을 것으로 사료된다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 도약과제, 중견 연구자 사업, 미래 소재 디스커버리 사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 과학전문지인 ‘ACS Nano’ (IF:13.709, JCR 분야 상의 4.035%) 최신호에 게재되었다.· *(논문명) Shape-Adaptable 2D Titanium Carbide (MXene) heater - (제 1저자) KIST 물질구조제어연구센터 유승건 연구원((現)한국전기연구원 선임연구원) - (제 1저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박태현 연구원 - (교신저자) KIST 물질구조제어연구센터 구종민 센터장 - (교신저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박철민 교수 <그림설명> (a) 용액공정을 통해 제작한 맥신 박막 개략도. (b) 전압을 인가하였을 때 발열하는 맥신 히터의 IR 카메라 사진. (a) 맥신이 고분자섬유 표면에 코팅된 고분자 섬유 히터 개략도. (b) 바느질 및 직조가 가능한 차세대 웨어러블 히터 사진 및 IR 카메라 사진.

- 용액 공정 기반의 투명하고 유연한 2차원 대면적 히터 개발 - 2차원 신 나노물질 맥신(MXene) 기반의 차세대 기능성 히터로 각광 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물질구조제어연구센터 구종민 센터장과 연세대학교 나노고분자연구실 박철민 교수 공동 연구팀은 각광받는 2차원 나노 신물질인 맥신(MXene)을 기반으로 한 유연하고, 대면적으로 제작이 가능한 차세대 투명 웨어러블 히터를 개발했다고 밝혔다. 전기적 히터는 공간 가열, 자동차 및 빌딩의 서리 제거, 의료 기기 등의 넓은 분야에 유용하게 이용되고 있다. 최근에는 유연 전자 소자나 헬스 케어 분야에 응용되는 기능성 히터들이 주목 받고 있어, 투명성 및 기계적 유연성이 확보된 히터들에 대한 요구가 증가하고 있다. 차세대 기능성 히터 응용을 위하여 우수한 성능 및 공정성을 모두 확보할 수 있는 신규 소재 개발이 필요한 시점이다. 차세대 히터를 개발하기 위해 기존 연구들은 금속 나노와이어, 그래핀, 산화 그래핀을 환원시키는 방식 등을 중점적으로 다루어왔다. 그러나 금속 나노와이어는 비싼 재료값, 큰 밀도 및 기계적인 유연성 부족, 제한적인 공정이 단점으로 지적 되었다. 또한, 그래핀은 대면적으로 제작하기 힘든 공정상의 문제가 단점이고, 산화 그래핀을 환원 시키는 방식은 상대적으로 낮은 전기전도도 및 공정에서 발생하는 유해물질이 문제로 지적받았다. KIST 구종민 센터장은 금속과 같은 수준의 높은 전기 전도도(106S/m)를 갖는 2차원 나노재료인 맥신(MXene)을 개발한 바 있다.(※Science 353, Issue 6304, 2016) 이 맥신(Ti3C2) 소재는 높은 전기전도도 뿐만 아니라 표면에 많은 친수성 그룹(-OH)을 포함하고 있어 용액공정을 가능하게 할 수 있다. KIST 구종민 센터장 연구팀은 이러한 맥신을 활용하여 용액공정을 통한 히터를 개발하여 다른 후보물질들이 해결하지 못했던 문제를 해결하였다. KIST-연세대 공동연구진은 이번 연구를 통해 다양한 기판에 수십 나노 수준의 얇은 2차원 박막을 구현하였으며, 맥신의 우수한 전기적 성질을 활용하여 빠른 응답속도 및 우수한 성능을 보이는 히터를 개발했다. 또한, 고분자 기판위에 박막을 형성하여 유연하면서도 큰 면적을 갖는 히터 소자에 적용할 수 있음을 보였다. 나아가, 실용적인 히터 제작을 위해 다양한 섬유 위에 맥신 히터를 제작하여 바느질 및 직조 가능한 새로운 방식의 입는 히터 방식(웨어러블)을 제시하였다. KIST 구종민 센터장은 “우수한 광 투과도를 가지는 맥신(Ti3C2) 히터를 세계 최초로 제시하고, 실생활에 사용 가능한 고분자 섬유위에 코팅하여 차세대 웨어러블 히터를 개발하였다.”며 “향후 맥신 박막을 기반으로 한 향상된 히터를 구현할 수 있을 것으로 기대되며, 장기적으로는 용액공정을 활용한 차세대 2D 전기 소자에 적용이 가능할 수 있을 것으로 사료된다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 도약과제, 중견 연구자 사업, 미래 소재 디스커버리 사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 과학전문지인 ‘ACS Nano’ (IF:13.709, JCR 분야 상의 4.035%) 최신호에 게재되었다.· *(논문명) Shape-Adaptable 2D Titanium Carbide (MXene) heater - (제 1저자) KIST 물질구조제어연구센터 유승건 연구원((現)한국전기연구원 선임연구원) - (제 1저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박태현 연구원 - (교신저자) KIST 물질구조제어연구센터 구종민 센터장 - (교신저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박철민 교수 <그림설명> (a) 용액공정을 통해 제작한 맥신 박막 개략도. (b) 전압을 인가하였을 때 발열하는 맥신 히터의 IR 카메라 사진. (a) 맥신이 고분자섬유 표면에 코팅된 고분자 섬유 히터 개략도. (b) 바느질 및 직조가 가능한 차세대 웨어러블 히터 사진 및 IR 카메라 사진.

- 용액 공정 기반의 투명하고 유연한 2차원 대면적 히터 개발 - 2차원 신 나노물질 맥신(MXene) 기반의 차세대 기능성 히터로 각광 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물질구조제어연구센터 구종민 센터장과 연세대학교 나노고분자연구실 박철민 교수 공동 연구팀은 각광받는 2차원 나노 신물질인 맥신(MXene)을 기반으로 한 유연하고, 대면적으로 제작이 가능한 차세대 투명 웨어러블 히터를 개발했다고 밝혔다. 전기적 히터는 공간 가열, 자동차 및 빌딩의 서리 제거, 의료 기기 등의 넓은 분야에 유용하게 이용되고 있다. 최근에는 유연 전자 소자나 헬스 케어 분야에 응용되는 기능성 히터들이 주목 받고 있어, 투명성 및 기계적 유연성이 확보된 히터들에 대한 요구가 증가하고 있다. 차세대 기능성 히터 응용을 위하여 우수한 성능 및 공정성을 모두 확보할 수 있는 신규 소재 개발이 필요한 시점이다. 차세대 히터를 개발하기 위해 기존 연구들은 금속 나노와이어, 그래핀, 산화 그래핀을 환원시키는 방식 등을 중점적으로 다루어왔다. 그러나 금속 나노와이어는 비싼 재료값, 큰 밀도 및 기계적인 유연성 부족, 제한적인 공정이 단점으로 지적 되었다. 또한, 그래핀은 대면적으로 제작하기 힘든 공정상의 문제가 단점이고, 산화 그래핀을 환원 시키는 방식은 상대적으로 낮은 전기전도도 및 공정에서 발생하는 유해물질이 문제로 지적받았다. KIST 구종민 센터장은 금속과 같은 수준의 높은 전기 전도도(106S/m)를 갖는 2차원 나노재료인 맥신(MXene)을 개발한 바 있다.(※Science 353, Issue 6304, 2016) 이 맥신(Ti3C2) 소재는 높은 전기전도도 뿐만 아니라 표면에 많은 친수성 그룹(-OH)을 포함하고 있어 용액공정을 가능하게 할 수 있다. KIST 구종민 센터장 연구팀은 이러한 맥신을 활용하여 용액공정을 통한 히터를 개발하여 다른 후보물질들이 해결하지 못했던 문제를 해결하였다. KIST-연세대 공동연구진은 이번 연구를 통해 다양한 기판에 수십 나노 수준의 얇은 2차원 박막을 구현하였으며, 맥신의 우수한 전기적 성질을 활용하여 빠른 응답속도 및 우수한 성능을 보이는 히터를 개발했다. 또한, 고분자 기판위에 박막을 형성하여 유연하면서도 큰 면적을 갖는 히터 소자에 적용할 수 있음을 보였다. 나아가, 실용적인 히터 제작을 위해 다양한 섬유 위에 맥신 히터를 제작하여 바느질 및 직조 가능한 새로운 방식의 입는 히터 방식(웨어러블)을 제시하였다. KIST 구종민 센터장은 “우수한 광 투과도를 가지는 맥신(Ti3C2) 히터를 세계 최초로 제시하고, 실생활에 사용 가능한 고분자 섬유위에 코팅하여 차세대 웨어러블 히터를 개발하였다.”며 “향후 맥신 박막을 기반으로 한 향상된 히터를 구현할 수 있을 것으로 기대되며, 장기적으로는 용액공정을 활용한 차세대 2D 전기 소자에 적용이 가능할 수 있을 것으로 사료된다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 도약과제, 중견 연구자 사업, 미래 소재 디스커버리 사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 과학전문지인 ‘ACS Nano’ (IF:13.709, JCR 분야 상의 4.035%) 최신호에 게재되었다.· *(논문명) Shape-Adaptable 2D Titanium Carbide (MXene) heater - (제 1저자) KIST 물질구조제어연구센터 유승건 연구원((現)한국전기연구원 선임연구원) - (제 1저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박태현 연구원 - (교신저자) KIST 물질구조제어연구센터 구종민 센터장 - (교신저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박철민 교수 <그림설명> (a) 용액공정을 통해 제작한 맥신 박막 개략도. (b) 전압을 인가하였을 때 발열하는 맥신 히터의 IR 카메라 사진. (a) 맥신이 고분자섬유 표면에 코팅된 고분자 섬유 히터 개략도. (b) 바느질 및 직조가 가능한 차세대 웨어러블 히터 사진 및 IR 카메라 사진.

- 용액 공정 기반의 투명하고 유연한 2차원 대면적 히터 개발 - 2차원 신 나노물질 맥신(MXene) 기반의 차세대 기능성 히터로 각광 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물질구조제어연구센터 구종민 센터장과 연세대학교 나노고분자연구실 박철민 교수 공동 연구팀은 각광받는 2차원 나노 신물질인 맥신(MXene)을 기반으로 한 유연하고, 대면적으로 제작이 가능한 차세대 투명 웨어러블 히터를 개발했다고 밝혔다. 전기적 히터는 공간 가열, 자동차 및 빌딩의 서리 제거, 의료 기기 등의 넓은 분야에 유용하게 이용되고 있다. 최근에는 유연 전자 소자나 헬스 케어 분야에 응용되는 기능성 히터들이 주목 받고 있어, 투명성 및 기계적 유연성이 확보된 히터들에 대한 요구가 증가하고 있다. 차세대 기능성 히터 응용을 위하여 우수한 성능 및 공정성을 모두 확보할 수 있는 신규 소재 개발이 필요한 시점이다. 차세대 히터를 개발하기 위해 기존 연구들은 금속 나노와이어, 그래핀, 산화 그래핀을 환원시키는 방식 등을 중점적으로 다루어왔다. 그러나 금속 나노와이어는 비싼 재료값, 큰 밀도 및 기계적인 유연성 부족, 제한적인 공정이 단점으로 지적 되었다. 또한, 그래핀은 대면적으로 제작하기 힘든 공정상의 문제가 단점이고, 산화 그래핀을 환원 시키는 방식은 상대적으로 낮은 전기전도도 및 공정에서 발생하는 유해물질이 문제로 지적받았다. KIST 구종민 센터장은 금속과 같은 수준의 높은 전기 전도도(106S/m)를 갖는 2차원 나노재료인 맥신(MXene)을 개발한 바 있다.(※Science 353, Issue 6304, 2016) 이 맥신(Ti3C2) 소재는 높은 전기전도도 뿐만 아니라 표면에 많은 친수성 그룹(-OH)을 포함하고 있어 용액공정을 가능하게 할 수 있다. KIST 구종민 센터장 연구팀은 이러한 맥신을 활용하여 용액공정을 통한 히터를 개발하여 다른 후보물질들이 해결하지 못했던 문제를 해결하였다. KIST-연세대 공동연구진은 이번 연구를 통해 다양한 기판에 수십 나노 수준의 얇은 2차원 박막을 구현하였으며, 맥신의 우수한 전기적 성질을 활용하여 빠른 응답속도 및 우수한 성능을 보이는 히터를 개발했다. 또한, 고분자 기판위에 박막을 형성하여 유연하면서도 큰 면적을 갖는 히터 소자에 적용할 수 있음을 보였다. 나아가, 실용적인 히터 제작을 위해 다양한 섬유 위에 맥신 히터를 제작하여 바느질 및 직조 가능한 새로운 방식의 입는 히터 방식(웨어러블)을 제시하였다. KIST 구종민 센터장은 “우수한 광 투과도를 가지는 맥신(Ti3C2) 히터를 세계 최초로 제시하고, 실생활에 사용 가능한 고분자 섬유위에 코팅하여 차세대 웨어러블 히터를 개발하였다.”며 “향후 맥신 박막을 기반으로 한 향상된 히터를 구현할 수 있을 것으로 기대되며, 장기적으로는 용액공정을 활용한 차세대 2D 전기 소자에 적용이 가능할 수 있을 것으로 사료된다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 도약과제, 중견 연구자 사업, 미래 소재 디스커버리 사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 과학전문지인 ‘ACS Nano’ (IF:13.709, JCR 분야 상의 4.035%) 최신호에 게재되었다.· *(논문명) Shape-Adaptable 2D Titanium Carbide (MXene) heater - (제 1저자) KIST 물질구조제어연구센터 유승건 연구원((現)한국전기연구원 선임연구원) - (제 1저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박태현 연구원 - (교신저자) KIST 물질구조제어연구센터 구종민 센터장 - (교신저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박철민 교수 <그림설명> (a) 용액공정을 통해 제작한 맥신 박막 개략도. (b) 전압을 인가하였을 때 발열하는 맥신 히터의 IR 카메라 사진. (a) 맥신이 고분자섬유 표면에 코팅된 고분자 섬유 히터 개략도. (b) 바느질 및 직조가 가능한 차세대 웨어러블 히터 사진 및 IR 카메라 사진.

- 용액 공정 기반의 투명하고 유연한 2차원 대면적 히터 개발 - 2차원 신 나노물질 맥신(MXene) 기반의 차세대 기능성 히터로 각광 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물질구조제어연구센터 구종민 센터장과 연세대학교 나노고분자연구실 박철민 교수 공동 연구팀은 각광받는 2차원 나노 신물질인 맥신(MXene)을 기반으로 한 유연하고, 대면적으로 제작이 가능한 차세대 투명 웨어러블 히터를 개발했다고 밝혔다. 전기적 히터는 공간 가열, 자동차 및 빌딩의 서리 제거, 의료 기기 등의 넓은 분야에 유용하게 이용되고 있다. 최근에는 유연 전자 소자나 헬스 케어 분야에 응용되는 기능성 히터들이 주목 받고 있어, 투명성 및 기계적 유연성이 확보된 히터들에 대한 요구가 증가하고 있다. 차세대 기능성 히터 응용을 위하여 우수한 성능 및 공정성을 모두 확보할 수 있는 신규 소재 개발이 필요한 시점이다. 차세대 히터를 개발하기 위해 기존 연구들은 금속 나노와이어, 그래핀, 산화 그래핀을 환원시키는 방식 등을 중점적으로 다루어왔다. 그러나 금속 나노와이어는 비싼 재료값, 큰 밀도 및 기계적인 유연성 부족, 제한적인 공정이 단점으로 지적 되었다. 또한, 그래핀은 대면적으로 제작하기 힘든 공정상의 문제가 단점이고, 산화 그래핀을 환원 시키는 방식은 상대적으로 낮은 전기전도도 및 공정에서 발생하는 유해물질이 문제로 지적받았다. KIST 구종민 센터장은 금속과 같은 수준의 높은 전기 전도도(106S/m)를 갖는 2차원 나노재료인 맥신(MXene)을 개발한 바 있다.(※Science 353, Issue 6304, 2016) 이 맥신(Ti3C2) 소재는 높은 전기전도도 뿐만 아니라 표면에 많은 친수성 그룹(-OH)을 포함하고 있어 용액공정을 가능하게 할 수 있다. KIST 구종민 센터장 연구팀은 이러한 맥신을 활용하여 용액공정을 통한 히터를 개발하여 다른 후보물질들이 해결하지 못했던 문제를 해결하였다. KIST-연세대 공동연구진은 이번 연구를 통해 다양한 기판에 수십 나노 수준의 얇은 2차원 박막을 구현하였으며, 맥신의 우수한 전기적 성질을 활용하여 빠른 응답속도 및 우수한 성능을 보이는 히터를 개발했다. 또한, 고분자 기판위에 박막을 형성하여 유연하면서도 큰 면적을 갖는 히터 소자에 적용할 수 있음을 보였다. 나아가, 실용적인 히터 제작을 위해 다양한 섬유 위에 맥신 히터를 제작하여 바느질 및 직조 가능한 새로운 방식의 입는 히터 방식(웨어러블)을 제시하였다. KIST 구종민 센터장은 “우수한 광 투과도를 가지는 맥신(Ti3C2) 히터를 세계 최초로 제시하고, 실생활에 사용 가능한 고분자 섬유위에 코팅하여 차세대 웨어러블 히터를 개발하였다.”며 “향후 맥신 박막을 기반으로 한 향상된 히터를 구현할 수 있을 것으로 기대되며, 장기적으로는 용액공정을 활용한 차세대 2D 전기 소자에 적용이 가능할 수 있을 것으로 사료된다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 도약과제, 중견 연구자 사업, 미래 소재 디스커버리 사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 과학전문지인 ‘ACS Nano’ (IF:13.709, JCR 분야 상의 4.035%) 최신호에 게재되었다.· *(논문명) Shape-Adaptable 2D Titanium Carbide (MXene) heater - (제 1저자) KIST 물질구조제어연구센터 유승건 연구원((現)한국전기연구원 선임연구원) - (제 1저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박태현 연구원 - (교신저자) KIST 물질구조제어연구센터 구종민 센터장 - (교신저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박철민 교수 <그림설명> (a) 용액공정을 통해 제작한 맥신 박막 개략도. (b) 전압을 인가하였을 때 발열하는 맥신 히터의 IR 카메라 사진. (a) 맥신이 고분자섬유 표면에 코팅된 고분자 섬유 히터 개략도. (b) 바느질 및 직조가 가능한 차세대 웨어러블 히터 사진 및 IR 카메라 사진.

- 용액 공정 기반의 투명하고 유연한 2차원 대면적 히터 개발 - 2차원 신 나노물질 맥신(MXene) 기반의 차세대 기능성 히터로 각광 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물질구조제어연구센터 구종민 센터장과 연세대학교 나노고분자연구실 박철민 교수 공동 연구팀은 각광받는 2차원 나노 신물질인 맥신(MXene)을 기반으로 한 유연하고, 대면적으로 제작이 가능한 차세대 투명 웨어러블 히터를 개발했다고 밝혔다. 전기적 히터는 공간 가열, 자동차 및 빌딩의 서리 제거, 의료 기기 등의 넓은 분야에 유용하게 이용되고 있다. 최근에는 유연 전자 소자나 헬스 케어 분야에 응용되는 기능성 히터들이 주목 받고 있어, 투명성 및 기계적 유연성이 확보된 히터들에 대한 요구가 증가하고 있다. 차세대 기능성 히터 응용을 위하여 우수한 성능 및 공정성을 모두 확보할 수 있는 신규 소재 개발이 필요한 시점이다. 차세대 히터를 개발하기 위해 기존 연구들은 금속 나노와이어, 그래핀, 산화 그래핀을 환원시키는 방식 등을 중점적으로 다루어왔다. 그러나 금속 나노와이어는 비싼 재료값, 큰 밀도 및 기계적인 유연성 부족, 제한적인 공정이 단점으로 지적 되었다. 또한, 그래핀은 대면적으로 제작하기 힘든 공정상의 문제가 단점이고, 산화 그래핀을 환원 시키는 방식은 상대적으로 낮은 전기전도도 및 공정에서 발생하는 유해물질이 문제로 지적받았다. KIST 구종민 센터장은 금속과 같은 수준의 높은 전기 전도도(106S/m)를 갖는 2차원 나노재료인 맥신(MXene)을 개발한 바 있다.(※Science 353, Issue 6304, 2016) 이 맥신(Ti3C2) 소재는 높은 전기전도도 뿐만 아니라 표면에 많은 친수성 그룹(-OH)을 포함하고 있어 용액공정을 가능하게 할 수 있다. KIST 구종민 센터장 연구팀은 이러한 맥신을 활용하여 용액공정을 통한 히터를 개발하여 다른 후보물질들이 해결하지 못했던 문제를 해결하였다. KIST-연세대 공동연구진은 이번 연구를 통해 다양한 기판에 수십 나노 수준의 얇은 2차원 박막을 구현하였으며, 맥신의 우수한 전기적 성질을 활용하여 빠른 응답속도 및 우수한 성능을 보이는 히터를 개발했다. 또한, 고분자 기판위에 박막을 형성하여 유연하면서도 큰 면적을 갖는 히터 소자에 적용할 수 있음을 보였다. 나아가, 실용적인 히터 제작을 위해 다양한 섬유 위에 맥신 히터를 제작하여 바느질 및 직조 가능한 새로운 방식의 입는 히터 방식(웨어러블)을 제시하였다. KIST 구종민 센터장은 “우수한 광 투과도를 가지는 맥신(Ti3C2) 히터를 세계 최초로 제시하고, 실생활에 사용 가능한 고분자 섬유위에 코팅하여 차세대 웨어러블 히터를 개발하였다.”며 “향후 맥신 박막을 기반으로 한 향상된 히터를 구현할 수 있을 것으로 기대되며, 장기적으로는 용액공정을 활용한 차세대 2D 전기 소자에 적용이 가능할 수 있을 것으로 사료된다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 도약과제, 중견 연구자 사업, 미래 소재 디스커버리 사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 과학전문지인 ‘ACS Nano’ (IF:13.709, JCR 분야 상의 4.035%) 최신호에 게재되었다.· *(논문명) Shape-Adaptable 2D Titanium Carbide (MXene) heater - (제 1저자) KIST 물질구조제어연구센터 유승건 연구원((現)한국전기연구원 선임연구원) - (제 1저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박태현 연구원 - (교신저자) KIST 물질구조제어연구센터 구종민 센터장 - (교신저자) 연세대학교 나노고분자재료연구실 박철민 교수 <그림설명> (a) 용액공정을 통해 제작한 맥신 박막 개략도. (b) 전압을 인가하였을 때 발열하는 맥신 히터의 IR 카메라 사진. (a) 맥신이 고분자섬유 표면에 코팅된 고분자 섬유 히터 개략도. (b) 바느질 및 직조가 가능한 차세대 웨어러블 히터 사진 및 IR 카메라 사진.

- 다양한 형태/구조의 기판에 고성능 플렉서블 센서 구현, 차세대 웨어러블 기기에 활용 - 하이드로젤을 이용한 나노메쉬 전극 전사 프린팅 기술 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스핀융합연구단 이현정 박사팀은 하이드로젤*과 나노 잉크 소재를 이용하여, 다양한 형태와 구조의 유연기판에 고성능 센서를 손쉽게 만들 수 있는 전사 프린팅(Transfer-Printing)** 기술을 개발했다고 밝혔다. *하이드로젤(Hydrogel) : 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질 **전사 프린팅(Transfer-Printing) 공정 : 전사기판에 만든 전극을 최종기판에 옮김으로써 소자를 제조하는 공정. 최근 스마트워치, 피트니스 밴드 등 웨어러블 기기들에 대한 관심이 빠르게 증가하고 있다. 특히, 착용하는 형태의 웨어러블 기기에서 피부에 붙이는 형태의 웨어러블 기기로 기술의 영역이 확장됨에 따라 고성능 센서를 다양한 형태와 종류의 기판에 구현할 수 있는 기술에 대한 요구가 늘어나고 있다. 전사 프린팅 공정은 피부에 붙였다 떼면 그림이 옮겨지는 판박이 스티커처럼 프린트할 제품을 미리 만들어놓고 옮길 수 있는 공정으로, 열적 혹은 화학적으로 취약한 기판 위에 소자를 만드는데 생길 수 있는 공정상의 여러 어려움을 피할 수 있다는 장점이 있어 플렉서블 소자의 제조에 널리 활용되고 있다. 하지만 지금까지 개발된 전사 프린팅공정은 주로 최종기판이 평평할 때에만 적용이 가능한 단점이 있었다. KIST 이현정 박사팀은 이러한 한계를 극복하고, 다양한 표면 거칠기 및 특성을 지닌 유연 기판 상에 고성능 유연 센서를 형성할 수 있는 쉽고 간단한 전사 프린팅 공정기술을 개발하였다. KIST 연구진은 하이드로젤 소재가 다공성***이면서 친수성인 점에 착안하여, 수용액 기반 나노소재 잉크****를 기판 형태로 굳힌 하이드로젤 표면에 인쇄하면 인쇄된 잉크 중 계면활성제와 물은 하이드로젤의 구멍을 통해 빠르게 빠져나가고 구멍보다 크면서 소수성 특성을 지닌 나노 소재만 하이드로젤 표면에 남겨 원하는 패턴의 전극을 형성하였다. ***다공성 구조 : 고체의 표면이나 내부에 작은 구멍이 많이 있는 구조 ****수용액 기반 나노소재 잉크 : 계면활성제를 이용하여 소수성 나노소재를 물에 분산시킨 잉크 이때 프린팅 되는 나노 잉크의 양이 적어 전극 형성속도가 매우 빨라 나노전극의 구조가 균일하며 순도가 높아 전기적 특성이 뛰어났다. 또한, 나노 소재의 소수성 특성으로 인해 하이드로젤과의 상호 작용력이 매우 낮아 전극이 다양한 기판에 손쉽게 전사되었다. 특히, 몰딩이 가능한 고분자 용액을 하이드로젤 상에서 굳히는 방법을 통해서 나노전극을 전사하는 기술을 개발하여 거친 표면을 지닌 유연 기판 상에도 손쉽게 유연 전극을 형성하였다. 나노 전극을 실험용 장갑 상에 바로 전사하여 손가락의 움직임을 감지할 수 있는 변형 센서를 제작하였으며, 맥박을 측정할 수 있는 고성능 유연 압력 센서도 구현하였다. KIST 이현정 박사는 “이번 성과는 고성능 유연 센서를 다양한 특성과 구조를 지닌 기판에 손쉽게 구현하는 새로운 방법을 제시한 것으로, 추후 디지털 헬스케어, 지능형 인간-기계 인터페이스, 의공학, 차세대 전자소자 분야 등 유연 기판 혹은 비전통적 기판 소재 상에 집적화된 고성능 소자 구현을 필요로 하는 다양한 분야에 활용 가능할 것으로 기대된다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST Young Fellow 사업과 바이오의료기술개발사업, 나노원천기술개발사업 등을 통해 수행되었으며, 연구결과는 나노분야 국제 저널인 ‘Nano Letters’(IF: 12.080, JCR 분야 상위 5.822%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Hydrogel-Templated Transfer-Printing of Conductive Nanonetworks for Wearable Sensors on Topographic Flexible Substrates - (제1저자) 한국과학기술연구원 강태형 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이현정 책임연구원 <그림설명> 그림1) 하이드로젤을 이용한 전사 프린팅 공정의 모식도 그림2 ) 전사 프린팅 공정으로 제조된 스트레인 센서로 엄지, 검지, 중지의 모션을 모니터링한 결과 및 측정에 사용한 손가락 모션의 사진 전사 프린팅 공정으로 제조된 유연압력센서로 측정한 맥박의 신호. 그래픽=KIST. (우측상단) 측정에 사용한 센서의 실제 사진

- 다양한 형태/구조의 기판에 고성능 플렉서블 센서 구현, 차세대 웨어러블 기기에 활용 - 하이드로젤을 이용한 나노메쉬 전극 전사 프린팅 기술 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스핀융합연구단 이현정 박사팀은 하이드로젤*과 나노 잉크 소재를 이용하여, 다양한 형태와 구조의 유연기판에 고성능 센서를 손쉽게 만들 수 있는 전사 프린팅(Transfer-Printing)** 기술을 개발했다고 밝혔다. *하이드로젤(Hydrogel) : 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질 **전사 프린팅(Transfer-Printing) 공정 : 전사기판에 만든 전극을 최종기판에 옮김으로써 소자를 제조하는 공정. 최근 스마트워치, 피트니스 밴드 등 웨어러블 기기들에 대한 관심이 빠르게 증가하고 있다. 특히, 착용하는 형태의 웨어러블 기기에서 피부에 붙이는 형태의 웨어러블 기기로 기술의 영역이 확장됨에 따라 고성능 센서를 다양한 형태와 종류의 기판에 구현할 수 있는 기술에 대한 요구가 늘어나고 있다. 전사 프린팅 공정은 피부에 붙였다 떼면 그림이 옮겨지는 판박이 스티커처럼 프린트할 제품을 미리 만들어놓고 옮길 수 있는 공정으로, 열적 혹은 화학적으로 취약한 기판 위에 소자를 만드는데 생길 수 있는 공정상의 여러 어려움을 피할 수 있다는 장점이 있어 플렉서블 소자의 제조에 널리 활용되고 있다. 하지만 지금까지 개발된 전사 프린팅공정은 주로 최종기판이 평평할 때에만 적용이 가능한 단점이 있었다. KIST 이현정 박사팀은 이러한 한계를 극복하고, 다양한 표면 거칠기 및 특성을 지닌 유연 기판 상에 고성능 유연 센서를 형성할 수 있는 쉽고 간단한 전사 프린팅 공정기술을 개발하였다. KIST 연구진은 하이드로젤 소재가 다공성***이면서 친수성인 점에 착안하여, 수용액 기반 나노소재 잉크****를 기판 형태로 굳힌 하이드로젤 표면에 인쇄하면 인쇄된 잉크 중 계면활성제와 물은 하이드로젤의 구멍을 통해 빠르게 빠져나가고 구멍보다 크면서 소수성 특성을 지닌 나노 소재만 하이드로젤 표면에 남겨 원하는 패턴의 전극을 형성하였다. ***다공성 구조 : 고체의 표면이나 내부에 작은 구멍이 많이 있는 구조 ****수용액 기반 나노소재 잉크 : 계면활성제를 이용하여 소수성 나노소재를 물에 분산시킨 잉크 이때 프린팅 되는 나노 잉크의 양이 적어 전극 형성속도가 매우 빨라 나노전극의 구조가 균일하며 순도가 높아 전기적 특성이 뛰어났다. 또한, 나노 소재의 소수성 특성으로 인해 하이드로젤과의 상호 작용력이 매우 낮아 전극이 다양한 기판에 손쉽게 전사되었다. 특히, 몰딩이 가능한 고분자 용액을 하이드로젤 상에서 굳히는 방법을 통해서 나노전극을 전사하는 기술을 개발하여 거친 표면을 지닌 유연 기판 상에도 손쉽게 유연 전극을 형성하였다. 나노 전극을 실험용 장갑 상에 바로 전사하여 손가락의 움직임을 감지할 수 있는 변형 센서를 제작하였으며, 맥박을 측정할 수 있는 고성능 유연 압력 센서도 구현하였다. KIST 이현정 박사는 “이번 성과는 고성능 유연 센서를 다양한 특성과 구조를 지닌 기판에 손쉽게 구현하는 새로운 방법을 제시한 것으로, 추후 디지털 헬스케어, 지능형 인간-기계 인터페이스, 의공학, 차세대 전자소자 분야 등 유연 기판 혹은 비전통적 기판 소재 상에 집적화된 고성능 소자 구현을 필요로 하는 다양한 분야에 활용 가능할 것으로 기대된다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST Young Fellow 사업과 바이오의료기술개발사업, 나노원천기술개발사업 등을 통해 수행되었으며, 연구결과는 나노분야 국제 저널인 ‘Nano Letters’(IF: 12.080, JCR 분야 상위 5.822%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Hydrogel-Templated Transfer-Printing of Conductive Nanonetworks for Wearable Sensors on Topographic Flexible Substrates - (제1저자) 한국과학기술연구원 강태형 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이현정 책임연구원 <그림설명> 그림1) 하이드로젤을 이용한 전사 프린팅 공정의 모식도 그림2 ) 전사 프린팅 공정으로 제조된 스트레인 센서로 엄지, 검지, 중지의 모션을 모니터링한 결과 및 측정에 사용한 손가락 모션의 사진 전사 프린팅 공정으로 제조된 유연압력센서로 측정한 맥박의 신호. 그래픽=KIST. (우측상단) 측정에 사용한 센서의 실제 사진

- 다양한 형태/구조의 기판에 고성능 플렉서블 센서 구현, 차세대 웨어러블 기기에 활용 - 하이드로젤을 이용한 나노메쉬 전극 전사 프린팅 기술 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스핀융합연구단 이현정 박사팀은 하이드로젤*과 나노 잉크 소재를 이용하여, 다양한 형태와 구조의 유연기판에 고성능 센서를 손쉽게 만들 수 있는 전사 프린팅(Transfer-Printing)** 기술을 개발했다고 밝혔다. *하이드로젤(Hydrogel) : 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질 **전사 프린팅(Transfer-Printing) 공정 : 전사기판에 만든 전극을 최종기판에 옮김으로써 소자를 제조하는 공정. 최근 스마트워치, 피트니스 밴드 등 웨어러블 기기들에 대한 관심이 빠르게 증가하고 있다. 특히, 착용하는 형태의 웨어러블 기기에서 피부에 붙이는 형태의 웨어러블 기기로 기술의 영역이 확장됨에 따라 고성능 센서를 다양한 형태와 종류의 기판에 구현할 수 있는 기술에 대한 요구가 늘어나고 있다. 전사 프린팅 공정은 피부에 붙였다 떼면 그림이 옮겨지는 판박이 스티커처럼 프린트할 제품을 미리 만들어놓고 옮길 수 있는 공정으로, 열적 혹은 화학적으로 취약한 기판 위에 소자를 만드는데 생길 수 있는 공정상의 여러 어려움을 피할 수 있다는 장점이 있어 플렉서블 소자의 제조에 널리 활용되고 있다. 하지만 지금까지 개발된 전사 프린팅공정은 주로 최종기판이 평평할 때에만 적용이 가능한 단점이 있었다. KIST 이현정 박사팀은 이러한 한계를 극복하고, 다양한 표면 거칠기 및 특성을 지닌 유연 기판 상에 고성능 유연 센서를 형성할 수 있는 쉽고 간단한 전사 프린팅 공정기술을 개발하였다. KIST 연구진은 하이드로젤 소재가 다공성***이면서 친수성인 점에 착안하여, 수용액 기반 나노소재 잉크****를 기판 형태로 굳힌 하이드로젤 표면에 인쇄하면 인쇄된 잉크 중 계면활성제와 물은 하이드로젤의 구멍을 통해 빠르게 빠져나가고 구멍보다 크면서 소수성 특성을 지닌 나노 소재만 하이드로젤 표면에 남겨 원하는 패턴의 전극을 형성하였다. ***다공성 구조 : 고체의 표면이나 내부에 작은 구멍이 많이 있는 구조 ****수용액 기반 나노소재 잉크 : 계면활성제를 이용하여 소수성 나노소재를 물에 분산시킨 잉크 이때 프린팅 되는 나노 잉크의 양이 적어 전극 형성속도가 매우 빨라 나노전극의 구조가 균일하며 순도가 높아 전기적 특성이 뛰어났다. 또한, 나노 소재의 소수성 특성으로 인해 하이드로젤과의 상호 작용력이 매우 낮아 전극이 다양한 기판에 손쉽게 전사되었다. 특히, 몰딩이 가능한 고분자 용액을 하이드로젤 상에서 굳히는 방법을 통해서 나노전극을 전사하는 기술을 개발하여 거친 표면을 지닌 유연 기판 상에도 손쉽게 유연 전극을 형성하였다. 나노 전극을 실험용 장갑 상에 바로 전사하여 손가락의 움직임을 감지할 수 있는 변형 센서를 제작하였으며, 맥박을 측정할 수 있는 고성능 유연 압력 센서도 구현하였다. KIST 이현정 박사는 “이번 성과는 고성능 유연 센서를 다양한 특성과 구조를 지닌 기판에 손쉽게 구현하는 새로운 방법을 제시한 것으로, 추후 디지털 헬스케어, 지능형 인간-기계 인터페이스, 의공학, 차세대 전자소자 분야 등 유연 기판 혹은 비전통적 기판 소재 상에 집적화된 고성능 소자 구현을 필요로 하는 다양한 분야에 활용 가능할 것으로 기대된다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST Young Fellow 사업과 바이오의료기술개발사업, 나노원천기술개발사업 등을 통해 수행되었으며, 연구결과는 나노분야 국제 저널인 ‘Nano Letters’(IF: 12.080, JCR 분야 상위 5.822%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Hydrogel-Templated Transfer-Printing of Conductive Nanonetworks for Wearable Sensors on Topographic Flexible Substrates - (제1저자) 한국과학기술연구원 강태형 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이현정 책임연구원 <그림설명> 그림1) 하이드로젤을 이용한 전사 프린팅 공정의 모식도 그림2 ) 전사 프린팅 공정으로 제조된 스트레인 센서로 엄지, 검지, 중지의 모션을 모니터링한 결과 및 측정에 사용한 손가락 모션의 사진 전사 프린팅 공정으로 제조된 유연압력센서로 측정한 맥박의 신호. 그래픽=KIST. (우측상단) 측정에 사용한 센서의 실제 사진