웨어러블 유연 센서 구현을 위한 극초단 레이저 직접묘화 기반 섬유 위 레이저-유도-그래핀 생성

Abstract

웨어러블 디바이스는 시계, 옷, 안경 등의 신체에 부착된 형태로 컴퓨팅을 할 수 있는 전자기기를 의미한다. 해당 기술은 피트니스/웰빙, 헬스케어뿐만 아니라 소방, 군사산업과 같은 특수한 상황에까지 적용시킴으로써 사람의 건강 상태 등을 실시간으로 모니터링 할 수 있다는 점에서 오늘날 크게 각광받고 있다. 이러한 웨어러블 디바이스를 구현하는 방법들로 다양한 시도들이 진행되고 있는데, 이 중에서도 레이저 직접 묘화기반 그래핀 생성 기술은 특정 모재료에 레이저를 조사함으로써, 레이저-유도-그래핀을 형성시키는 기술이다. 이 기술은 유연한 디자인 변형 대처와 공정과정을 줄일 수 있다는 점에서 장점을 갖는다. 레이저-유도-그래핀을 형성하기 위한 모재료의 조건은 카본기를 포함하며 열 내구성이 뛰어나야 하는데, 이러한 조건을 만족하는 케블라를 모재료로 선정하였다. 또한, 섬유 공정과정에 따른 다양한 물리적구조의 케블라에 레이저-유도-그래핀을 형성하고, 물리적 특성에 맞는 응용을 구현하고자 한다. 이를 위해서, 본 논문에서는 펨토초 레이저를 이용하여, 레이저-유도-그래핀을 형성하고 물리적, 화학적 특성을 평가하였다. 또한 섬유 구조에 따라 strain 센서, bending 센서, 온도 센서, supercapacitor를 제작하여 이들의 성능을 평가하였다.