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웨어러블 디바이스 구현을 위한 극초단 레이저 직접 묘화 기반 섬유 위 레이저-유도-그래핀 생성
양동욱(D. W. Yang),김영진(Y.-J. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.5월
웨어러블 디바이스 기술은 시계, 옷, 안경 등의 신체에 부착된 형태로 컴퓨팅을 할 수 있는 전자기기를 말한다. 이 기술은 피트니스/웰빙, 헬스케어 뿐만 아니라 소방, 군사산업과 같은 특수한 상황에서 각광을 받고 있다. 이러한 웨어러블 디바이스를 구현하기 위해 섬유에 전극소재를 형성하는 방법을 통해 만들고자 하는 시도들이 이루어지고 있다. 그 중에서도 레이저-유도-그래핀 직접 묘화 기술은 특정 모재료에 레이저를 조사함으로써, 광열 효과에 의해레이저-유도-그래핀으로 변형시키는 기술이다. 레이저를 이용한 직접 묘화 기술은 유연한 디자인 변형 대처와 공정과정을 줄일 수 있다는 점에서 장점을 갖는다. 이 기술의 가능성은 2018 년 James Tour 그룹의 논문을 통해 섬유위에 레이저-유도-그래핀 생성 가능성을 확인된 바가 있다. 레이저-유도-그래핀을 형성하기 위한 모재료의 조건은 탄소 전구 물질임과 동시에 높은 녹는점을 가져야 한다. 이러한 조건을 만족하는 섬유 중에서 최근 군사, 소방 목적으로 다양하게 이용되고 있는 케블라를 본 연구에서 사용한다. 본 논문에서는 비열 가공을 통해 높은 분해능의 패터닝이 가능한 펨토초 레이저를 이용하여, 레이저-유도-그래핀을 형성하고 이들의 면저항, 라만 스펙트럼 등의 전기적, 화학적 특성을 평가한다. 그리고, 웨어러블 디바이스로의 응용 가능성을 보여주기 위하여 스트레인 센서, 온도 센서를 제작하여 이들의 성능을 평가한다.