MIT 연구진이 디지털 구조를 개발했습니다. 셔츠에 내장된 섬유는 체온과 신체 활동을 포함한 유용한 정보와 데이터를 감지, 저장, 추출, 분석 및 전송할 수 있습니다. 지금까지 전자 섬유는 시뮬레이션 단계에 머물렀습니다. 이번 연구의 책임 저자인 요엘 핑크는 "이번 연구는 데이터를 디지털 방식으로 저장하고 처리할 수 있는 직물을 구현하고, 섬유에 새로운 차원의 정보 콘텐츠를 더하며, 직물에 직접 프로그래밍할 수 있도록 한 최초의 사례"라고 밝혔습니다.
본 연구는 로드아일랜드 디자인 스쿨(RISD) 섬유학과와 긴밀한 협력 하에 진행되었으며, 아나이스 미사키안 교수가 주도했습니다.
이 고분자 섬유는 수백 개의 정사각형 실리콘 마이크로 디지털 칩으로 구성되어 있습니다. 바늘을 뚫고, 직물에 바느질할 수 있을 만큼 얇고 유연하며, 최소 10회 세탁에도 견딜 수 있습니다.
디지털 광섬유는 대용량 데이터를 저장할 수 있습니다. 연구진은 이 광섬유에 767KB 크기의 풀컬러 비디오 파일과 0.48MB 크기의 음악 파일을 포함한 다양한 데이터를 쓰고, 저장하고, 읽을 수 있습니다. 전원이 차단되더라도 데이터는 두 달 동안 저장될 수 있습니다. 이 광섬유에는 약 1,650개의 연결된 신경망이 있습니다. 연구의 일환으로 참가자들의 셔츠 겨드랑이에 디지털 광섬유를 부착하고, 약 270분 동안 신체 표면 온도를 측정했습니다. 디지털 광섬유는 착용자가 어떤 활동에 참여했는지 96%의 정확도로 식별할 수 있습니다.
분석 기능과 광섬유의 결합은 다양한 응용 가능성을 제시합니다. 예를 들어 산소 수치나 맥박수 감소와 같은 실시간 건강 문제를 모니터링하고, 호흡 문제에 대한 경고를 제공하며, 인공지능 기반 의류를 통해 운동선수에게 경기력 향상 방법과 부상 위험 감소 방안에 대한 정보를 제공할 수 있습니다(센소리아 피트니스 참조). 센소리아는 경기력 향상을 위해 실시간 건강 및 피트니스 데이터를 제공하는 다양한 스마트 의류를 선보이고 있습니다. 이 광섬유는 소형 외부 장치로 제어되므로, 연구진은 다음 단계로 광섬유 자체에 내장할 수 있는 마이크로칩을 개발해야 합니다.
최근 KJ 소마이야 공과대학 학생인 니할 싱은 의료진용 개인보호장비(PPE) 키트에 적용할 수 있는 체온 유지 환기 시스템인 '코브테크(Cov-tech)'를 개발했습니다. 스마트 의류는 스포츠웨어, 의료복, 국방 분야에도 도입되고 있습니다. 또한, 2024년 또는 2025년까지 전 세계 스마트 의류/원단 시장의 연간 규모가 50억 달러를 넘어설 것으로 예상됩니다.
인공지능 섬유의 개발 일정이 단축되고 있습니다. 미래에는 이러한 섬유가 특수 설계된 머신러닝 알고리즘을 사용하여 잠재적인 생체 패턴을 발견하고 새로운 통찰력을 얻으며, 실시간으로 건강 지표를 평가하는 데 도움을 줄 것입니다.
이 연구는 미 육군 연구소, 미 육군 나노기술 연구소, 미국 국립과학재단, 매사추세츠 공과대학 해양기금 및 국방위협감축국(DTRA)의 지원을 받았습니다.
게시 시간: 2021년 6월 9일