육군 소령 참여, KAIST 연구팀 "전자섬유→개인 맞춤형 시대 연다"

작성일 06-25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 맞춤식 훈련 제공으로 전투원 생존성과 전투력 향상 기대 
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 [아이뉴스24 정종오 기자] 육군 소령이 참여한 한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 전자섬유 플랫폼을 개발해 전투원 개개인의 특성과 전투 국면을 반영할 수 있는 원천기술을 확보했다. 개인에 따라 특성화된 전투복, 운동복 등에 적용할 수 있다.
 이 기술은 전장에서 활용할 수 있을 만큼 튼튼함이 입증됐고 많은 병력에게 보급할 수 있을 정도의 경제성도 갖췄다.
 KAIST(총장 이광형)는 신소재공학과 스티브 박 교수 연구팀이 섬유 위에 전자회로를 `그려 넣는' 혁신 기술을 통해 유연하고 착용 가능한 전자 섬유(E-textile) 플랫폼을 개발했다고 25일 발표했다.
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 <img alt="KAIST 연구팀이 전투복 등 다양한 섬유에 직접 잉크 쓰기(DIW) 프린팅 기술을 이용한 전자 섬유를 개발했다. [사진=KAIST]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/25/inews24/20250625100132700huak.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="b1Bt3EP3A0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202506/25/inews24/20250625100132700huak.jpg" width="658">
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 KAIST 연구팀이 전투복 등 다양한 섬유에 직접 잉크 쓰기(DIW) 프린팅 기술을 이용한 전자 섬유를 개발했다. [사진=KAIST]
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 연구팀이 개발한 웨어러블 전자 섬유 플랫폼은 3D 프린팅 기술과 신소재공학적 설계를 결합해 유연하면서도 내구성이 뛰어난 센서와 전극을 섬유에 직접 인쇄했다.
 이를 통해 전투원 개개인의 정밀한 움직임과 인체 데이터를 수집하고 이를 기반으로 맞춤형 훈련 모델을 제시할 수 있게 됐다.
 기존 전자 섬유 제작 방식은 복잡하거나 개인별 맞춤형 제작에 한계가 있었다. 연구팀은 이를 극복하고자 `직접 잉크 쓰기(Direct Ink Writing, DIW)' 3D 프린팅이라는 적층 방식 기술을 도입했다.
 이 기술은 센서와 전극의 기능을 하는 특수 잉크를 섬유 기판 위에 원하는 패턴으로 직접 분사해 인쇄하는 방식이다. 이를 통해 복잡한 마스크 제작 과정 없이도 다양한 디자인을 유연하게 구현할 수 있게 됐다. 이는 수십만 명에 달하는 군 병력에 손쉽게 보급할 수 있는 효과적 기술로 기대된다.
 해당 기술의 핵심은 신소재공학적 설계에 기반한 고성능 기능성 잉크 개발이다. 연구팀은 유연성을 가진 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-butadiene-styrene, SBS) 고분자와 전도성을 부여하는 다중 벽 탄소나노튜브(Multi-walled carbon nanotube,MWCNT)를 조합했다.
 최대 102% 늘어나면서도, 1만번의 반복 테스트에서도 안정적 성능을 유지하는 인장·굽힘 센서 잉크를 개발했다. 이는 전투원의 격렬한 움직임 속에서도 정확한 데이터를 꾸준히 얻을 수 있음을 의미한다.
 섬유의 위아래 층을 전기적으로 연결하는 `상호연결 전극(Interconnect electrode)' 구현에도 신소재 기술이 적용됐다. 은(Ag) 플레이크와 단단한 폴리스티렌(Polystyrene) 고분자를 조합한 전극 잉크를 개발, 섬유 속으로 잉크가 스며드는 정도(Impregnation level)를 정밀하게 제어해 섬유의 양면 또는 다층 구조를 효과적으로 연결하는 기술을 확보했다. 이를 통해 센서와 전극이 집적된 다층 구조의 웨어러블 전자 시스템 제작이 가능하다.
 연구팀은 실제 인체 움직임 모니터링 실험을 통해 개발된 플랫폼의 성능을 입증했다. 연구팀은 개발된 전자 섬유를 옷의 주요 관절 부위(어깨, 팔꿈치, 무릎)에 프린팅해 달리기, 팔 벌려 높이뛰기, 팔굽혀 펴기 등 다양한 운동에서 움직임과 자세 변화를 실시간으로 측정했다.
 스마트 마스크를 활용해 호흡 패턴을 모니터링하거나, 장갑에 여러 센서 와 전극을 프린팅해 기계학습을 통한 물체 인식, 복합적 촉감 정보를 인지하는 응용 가능성도 시연했다. 이러한 결과는 개발된 전자 섬유 플랫폼이 전투원의 움직임 역학을 정밀하게 파악하는 데 효과적임을 보여준다.
 이번 연구는 최첨단 신소재 기술이 국방 분야 첨단화에 이바지할 수 있음을 보여주는 중요한 사례다. 이번 연구에 참여한 박규순 육군 소령은 군사적 활용이나 실 보급을 위한 경제성 등의 요구되는 목표들을 연구시작 때부터 고려했다.
 박 소령은 "현재 우리 군은 인구절벽으로 인한 병력자원의 감소와 과학기술의 발전으로 위기이자 기회를 마주하고 있고 전장에서의 생명 존중이 큰 이슈로 떠오르고 있다”며 “해당 연구는 병과, 직책별, 전투의 유형에 따른 맞춤식 훈련을 제공할 수 있는 원천기술을 확보해 우리 장병들의 전투력을 향상하고 생존성을 보장하기 위한 것ˮ이라고 전했다.
 KAIST 신소재공학과 박규순 박사과정(육군 소령)이 제1 저자로 참여하고 스티브 박 교수가 지도한 이번 연구(논문명 : Fabrication of Multifunctional Wearable Interconnect E-textile Platform Using Direct Ink Writing (DIW) 3D Printing)는 전기·전자·재료공학 분야 국제 학술지 `npj Flexible Electronics' 2025년 5월 27일 자로 실렸다.
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