[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 인체에 부착 가능한 신축성 웨어러블 전자기기의 안정성을 높이기 위해서는 신축성 전자 재료 및 플랫폼에 대한 최적화 연구가 필수적으로 요구된다. 

국내 연구진이 피부처럼 늘어나면서도 다양한 박막의 전기적·기계적 및 표면형태학적 특성을 자유자재로 조절할 수 있는 신축성 플랫폼 개발에 성공했다. 

3일 한국과학기술연구원(KIST)에 따르면 KIST 광전하이브리드연구센터 정승준 박사팀은 신축성 플랫폼 안에 기계적 강도가 높은 투명 구조체 조합을 삽입, 웨어러블 기판과 박막 소자 간에 신축 시 발생하는 기계적 변형력의 영향을 제어하는 연구결과를 발표했다. 

서울대 전기정보공학부 홍용택 교수팀과 공동으로 진행된 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 최신호 표지논문으로 게재됐다. 

기존의 연구에서는 공정이 어렵고 적용 가능한 신축성 전자 재료 후보 군이 제한된다는 단점이 있었다. 또 다양한 박막소자에 대해 제어하는 데 한계가 있었다. 

KIST-서울대 공동연구진이 개발한 신축성 플랫폼은 피부처럼 얇고 신축성이 있으면서도 기계적 강도와 탄성률이 높은 구조체 조합들이 삽입돼 있다. 수십 마이크로미터(µm, 100만분의 1미터) 크기의 단단한 투명 구조체들이 대면적·저비용 공정이 가능한 잉크젯 인쇄공정으로 제작돼 주기적으로 배열돼 있다. 

특히 연구진은 구조체의 강도, 크기, 배열에 따라 신축 시 박막 소자가 받는 기계적 변형력 정도를 조절할 수 있을 뿐 아니라 원하는 영역에 기계적 변형력을 집중시키거나 분산시키는 것이 가능하다는 것을 규명했다. 

또한 실험과 시뮬레이션을 통해 신축 시 금속 박막, 산화물 박막, 유기물 박막 등 다양한 박막의 전기적, 기계적 및 형태학적 특성을 자유자재로 조절할 수 있음을 밝힌 데 큰 의의가 있다. 

정승준 박사는 “이번 연구를 통해 신축 시 변형력에 따른 박만 특성 변화를 제어할 수 있을 뿐 아니라 변형력에 민감한 웨어러블 디스플레이 및 센서 같은 전자기기의 신뢰성을 높이는 데 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.

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