싱가포르 연구진, 세탁 가능한 터치스크린을 옷소매에 직조

픽셀 5,184개와 터치 조작 기능을 갖춘 소매

싱가포르국립대학교(NUS) 연구진이 전자섬유 54개를 옷소매에 엮어 동영상을 재생하고 계산기를 실행하며 체온을 표시할 수 있는 컬러 터치스크린을 만들었다. 각 섬유에는 작은 발광다이오드(LED) 96개가 들어 있어 섬유 화면은 픽셀 5,184개로 구성되며, 감지층이 손가락으로 누르는 동작에 반응한다.

시제품은 가로 168밀리미터, 세로 105밀리미터 크기의 디스플레이에 마이크, 스피커, 센서를 결합했다. 대학 측에 따르면 세제를 넣고 세탁기로 50회 세탁하고 반경 5밀리미터로 1,000회 구부린 뒤에도 빛 출력과 터치 반응은 거의 달라지지 않았다.

NUS는 이 장치를 의류에 내장한 세계 최초의 터치스크린이라고 설명한다. 대학은 연구 발표에서 연구진이 2026년 10월 21일 네이처에 연구 결과를 게재했다고 밝혔다. 연구는 NUS 디자인공학대학 재료과학공학과의 투랄 쿠디예프 조교수가 이끌었다.

실로 들어간 전자장치

소매의 화면은 발광 부품과 터치 센서를 모두 포함한 섬유로 만들어졌다. 각 다층 실의 굵기는 약 1밀리미터이며, 연구진은 길이 10미터짜리 실을 제작했다고 설명했다. 54라는 숫자는 소매에 사용된 픽셀 섬유의 수를 가리키며, 섬유의 굵기를 뜻하지 않는다.

쿠디예프 교수는 그래픽 사용자 인터페이스, 즉 사람들이 기기와 상호작용할 때 사용하는 시각적 조작 요소를 섬유 형태로 구현한 것이 이번 성과의 바탕이라고 말했다. 그는 연구진이 가느다란 실을 따라 다수의 전자 부품을 연결한 방법을 설명했다.

새로운 상호 연결 구조를 통해 이러한 한계를 극복했습니다. 이 구조는 수천 개의 마이크로전자 장치를 섬유를 따라 집적하고 서로 연결할 수 있게 합니다.

그 결과 디스플레이와 조작 기능이 옷감에 통합됐다. 착용자는 정보를 확인하고 같은 섬유 표면을 눌러 상호작용할 수 있다.

수천 개의 칩을 섬유에 넣는 방법

연구진은 먼저 작은 절연 전선을 따라 전기 연결을 만들 수 있는 프로그래밍 방식을 개발했다. 레이저로 전선의 지정된 지점을 노출해 개별 마이크로칩을 연결할 자리를 만든다.

그런 다음 전자 부품을 접합하는 데 쓰이는 금속인 용융 땜납을 노출된 지점으로 유도한다. 연구진은 액체 땜납이 표면을 따라 퍼지는 방식을 제어해 원하는 지점에 접합되도록 했다. 이 방법으로 전기 연결 2만 개 이상을 통해 칩 5,000개 이상을 연결했다.

이후 열 인발 공정을 거쳐 연결된 디지털 LED 띠를 다층 섬유에 넣는다. 그 결과 길이를 따라 빛을 표시하는 층과 터치를 감지하는 층이 함께 배치된 실이 만들어진다.

터치 감지층은 LED 아래에 있다. 섬유를 누르면 전기 회로가 완성되고, 발생한 신호가 손가락이 닿은 위치를 파악한다. 그러면 시스템이 가장 가까운 픽셀을 켤 수 있다. 간단히 말해 실이 정보를 표시하는 동시에 누르는 동작도 감지한다.

화면에 표시할 수 있는 것

소매 화면의 해상도는 96×54픽셀이며 초당 30회 화면을 갱신한다. 픽셀은 이미지를 이루는 작은 점 하나를 말하고, 화면 갱신율은 디스플레이가 얼마나 자주 업데이트되는지를 나타낸다. NUS가 밝힌 색 심도는 8비트로, 색상 정보를 표현하는 수준을 나타내는 수치다.

시제품은 사진을 표시하고 초당 30프레임으로 동영상을 재생할 수 있다. 동영상에 오디오를 동기화하면 초당 25프레임으로 재생한다. 블루투스로 이미지를 받을 수도 있어 다른 기기에서 옷으로 시각 콘텐츠를 무선 전송할 수 있다.

화면의 픽셀 수는 최신 스마트폰보다 훨씬 적어 사진, 글자, 동영상의 세부 묘사에는 한계가 있다. 현재 시제품의 강점은 옷감이 유연하게 움직이는 특성을 유지하면서 컬러 디스플레이와 터치 조작 기능을 결합할 수 있음을 보여준다는 점이다.

디스플레이 섬유 54개에는 각각 별도의 제어 채널이 있다. 한 라인에 고장이 생겨도 인접한 라인은 계속 작동할 수 있다. 시스템은 여러 지점의 터치를 동시에 감지하므로 한 번의 누름만 인식하는 섬유형 조작 장치보다 활용 범위가 넓다.

계산기, 나침반, 음성 조작

전자섬유를 추가해 화면 표시 외의 기능도 구현했다. 이 섬유에는 마이크, 스피커와 함께 움직임, 자북, 온도, 주변 밝기를 감지하는 센서가 들어 있다.

이 부품들을 결합해 시제품은 계산기를 실행하고 사진 갤러리를 표시하며 나침반으로 작동하고 음성 명령에 응답할 수 있다. 움직임과 조도 감지 기능을 활용하면 화면 방향을 바꾸고 밝기를 자동 조절할 수도 있다.

이 기능은 초기 스마트폰의 일부 기능과 비슷하지만, 단단한 패널 하나에 집중된 것이 아니라 여러 실에 나뉘어 들어 있다. 착용자는 소매에서 방향을 확인하고, 받은 이미지를 보거나 간단한 조작을 할 수 있다.

체온 측정 기능은 팔뚝 화면에 그치지 않는다. 온도 감지 섬유를 겨드랑이에 대면 옷이 체온을 측정하고 그 결과를 화면에 표시한다. 따라서 센서와 디스플레이는 옷의 서로 다른 부위에 배치하면서도 함께 작동할 수 있다.

세탁과 굽힘 시험 결과는?

의류를 일반 세탁기에 넣고 세제를 사용해 50회 세탁했다. NUS는 세탁 후에도 빛 출력과 터치 반응이 거의 달라지지 않았다고 밝혔다. 이 두 가지 측정은 화면이 여전히 빛을 내는지, 사용자의 입력을 계속 감지하는지를 확인한다.

연구진은 섬유를 반경 5밀리미터로 1,000회 구부리는 시험도 진행했으며, 디스플레이와 터치 성능에 변화가 거의 없었다고 밝혔다. 소매는 착용자가 팔을 뻗거나 돌리고 옷을 접을 때 반복적으로 움직이므로 굽힘 내구성이 중요하다.

NUS는 완성된 디스플레이의 통기성이 면, 폴리에스터, 데님과 비슷하다고 밝혔다. 통기성은 공기와 수분이 옷감을 통과하는 정도를 말한다. 전자장치가 들어간 섬유도 착용하기에 적합할 수 있는 이유를 설명해준다.

대학 측은 디스플레이가 피부 접촉에 관한 기존 안전 기준도 충족한다고 밝혔다. 세탁, 굽힘, 통기성, 안전성 시험 결과는 전자장치를 작동시키는 과제와 별개로 일반 의류에 요구되는 실용적 조건 여러 가지를 다룬다.

의료 분야를 겨냥한 이유

쿠디예프 교수는 센서와 디스플레이, 조작 기능을 결합한 의류의 유망한 활용 분야로 의료를 꼽았다. 시제품은 이미 체온을 측정하고 착용자가 옷에서 직접 결과를 확인하는 기능을 구현했다.

그는 옷이 생리 정보를 수집해 섬유를 통해 확인할 수 있게 하는 더 폭넓은 가능성을 제시했다. 생리 정보란 신체 기능과 관련된 측정값을 뜻한다.

옷은 섬유 기반 센서로 생리 정보를 지속적으로 수집하고, 착용자가 옷을 통해 그 정보를 직접 확인하고 활용할 수 있게 할 수 있습니다. 인공지능(AI)과 결합하면 맞춤형 건강 모니터링과 피드백, 지원이 가능해질 수 있습니다.

실용적 가치는 측정과 정보 접근을 연결하는 데 있다. 옷의 한 부위에 있는 센서가 측정값을 수집하고, 소매가 이를 확인할 수 있는 화면과 정보를 선택하는 터치 표면을 제공할 수 있다.

지속적인 모니터링과 맞춤형 지원 등 건강 관련 기능은 개발 목표다. 지금까지 소개된 연구의 중심은 감지, 표시, 상호작용 기능을 하나의 섬유 플랫폼에 결합할 수 있음을 보여주는 시제품이다.

더 선명한 화면과 일반 섬유 기계

NUS 연구진은 해상도를 높이고 센서 통합을 강화하며 기기 자체에서 인공지능을 실행하는 방안을 추진할 계획이다. 정보를 기기 내부에서 처리하면 섬유 시스템이 자체 전자장치로 일부 작업을 수행할 수 있다.

대학 측에 따르면 더 작은 마이크로칩과 가는 섬유를 사용하면 화면을 더 선명하고 크게 만들 수 있다. 빛을 내는 요소 간격을 좁히면 더 세밀한 화면을 구현할 수 있어 현재 시제품의 주요 한계를 보완할 수 있다.

제조 측면에서는 부품을 섬유를 따라 배치하는 방식도 중요하다. NUS는 더 가는 섬유를 일반 산업용 기계로 편직하거나 직조하고 자수할 수 있다고 밝혔다. 이를 통해 전자섬유 기술을 기존 의류 제조 방식과 연결할 수 있다.

연구진은 건강 신호를 추적하고 터치로 피드백을 전달하는 데도 활용할 수 있다고 본다. 이 기능이 더해지면 옷은 정보를 표시하는 데 그치지 않고 착용자를 감지하고 여러 방식으로 정보를 전달할 수 있다.

작동하는 소매에서 구매 가능한 의류까지

연구진은 컬러 화면, 여러 지점의 터치 입력, 무선 이미지 수신, 소리, 주변 환경 감지 기능을 하나의 의류에 결합했다. 반복 세탁과 굽힘 이후에도 소매가 작동한다는 내구성 시험 결과는 실용적인 측면에서도 의미가 있다.

상용 제품 출시 일정과 가격은 발표되지 않았다. 다음 단계로 밝힌 계획은 화면의 세부 묘사를 높이고 센서와 AI를 더욱 긴밀하게 통합하는 것으로, 터치스크린 의류의 매장 출시 시점을 제시한 것은 아니다.

시제품의 가장 큰 진전은 여러 기능이 옷감 안에서 연결된다는 점이다. 옷의 한 부분에서 측정한 값이 다른 부분에 표시되고 손가락으로 눌러 선택할 수 있으며, 소재는 계속 구부러지고 공기도 통과시킨다. 이러한 조합은 연구진이 한층 발전시킬 수 있는 구체적인 기반을 제공한다.

핵심 내용

• NUS 연구진은 전자섬유 54개를 소매에 통합해 픽셀 5,184개의 컬러 터치스크린을 만들었다.
• 디스플레이 크기는 가로 168밀리미터, 세로 105밀리미터이며 여러 지점의 터치를 지원하고 초당 30회 화면을 갱신한다.
• 시제품은 동영상과 계산기를 지원하고, 블루투스로 이미지를 받으며 체온을 표시한다.
• 세탁기에서 50회 세탁하고 좁은 반경으로 1,000회 구부린 뒤에도 빛 출력과 터치 반응은 거의 달라지지 않았다.
• 연구진은 더 선명한 화면과 센서 통합 강화, 섬유 시스템 내 AI 구현을 계획하고 있다.
• 상용 제품 출시 일정이나 가격은 발표되지 않았다.