KAIST, 상황 따라 전자기기 유연성 변화시키는 기술 개발 쾌거

[이뉴스코리아 이정민 기자] 전자기기가 상황에 따라 딱딱해지고, 또 다른 상황에서는 유연해지면 어떤 느낌일까. KAIST가 상상조차 하기 힘들었던 기술을 개발해 화제가 되고 있다.

정재웅 교수 팀은 이번 연구를 통해 전자기기의 유연성을 마음대로 조절할 수 있는 기술을 개발해냈다. (사진제공=KAIST)

KAIST 전기 및 전자공학부 정재웅 교수 연구팀이 기술한 개발은 하나의 전자기기에 딱딱한 형태와 부드러운 형태를 상황에 따라 선택적으로 구현해 기기의 모양과 유연성을 변화시킬 수 있게 하는 기술이다.

이 기술은 상황에 따라 전자기기의 사용 편의성과 휴대성, 생체적합성을 모두 극대화할 수 있어 소비 전자제품뿐 아니라 생체의학과 로봇 공학 등 학문적인 분야에도 혁신적인 변화를 일으킬 것으로 기대받고 있다.

KAIST 변상혁 연구원과 한국전자통신연구원의 심주용 박사가 1저자로 참여하고 이주현, 라자 콰지 연구원 등이 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 11월 1일 자에 게재되기도 했다. (논문명 : Mechanically transformative electronics, sensors, and implantable devices)

보통 우리가 알고 있는 전자기기는 사용 목적에 따라 특정한 강도를 갖도록 설계됐다. 스마트폰과 노트북 같은 전자기기는 딱딱한 형태로 만들어졌다. 최근 활발히 개발 중인 웨이러블 전자기기는 유연하고 신축성을 갖춘 형태로 만들어진다.

딱딱한 전자기기와 유연한 전자기기는 각각 단점을 가지고 있다. 딱딱한 형태의 경우 신체에 착용 시에 불편함을 일으키고 생체이식에 사용될 경우 조직 파괴나 염증 등을 유발하는 위험성이 있다. 반면, 유연한 형태의 기기는 외력에 약하기 때문에 웨이러블 이외의 용도로 사용 시 불편함을 감수할 수밖에 없다.

연구팀은 이러한 단점을 없애기 위해 하나의 전자기기에 두 가지 성질을 모두 갖는 연구에 몰두했다. 갈륨과 중합체를 이용한 합성물질을 제작해 온도에 따라 강성률 변화가 가능한 전자 플랫폼을 구현했다. 이를 유연 신축성 전자회로와 결합해 강성률이 변화 가능한 새로운 형태의 전자기기를 구현했다.

이번 연구의 핵심 소재는 갈륨으로 금속임에도 불구하고 생체 온도(29.8℃)에서 녹는점을 가져 신체 탈부착 시 고체와 액체 간의 상태 변화가 가능한 장점을 가지고 있다. 이러한 점을 기반으로 온도에 따라 강성률 변화가 가능한 전자 플랫폼을 제작한 것이다.

전자기기의 강성도를 변화시킬 수 있는 특징은 혁신적으로 활용이 가능할 것으로 전망된다. 휴대용 전자기기에 적용된다면 평상시에는 딱딱한 형태로 손에 쥔 상태나 책상 위에서 이용하고, 이동 시에는 몸에 부착해 웨이러블 기기로 사용이 가능하다.

추가적으로 연구를 통해 압력 센서를 개발해 민감도에 ᄄᆞ라 압력 감지의 범위를 조절하는 데 성공했다. 또, 뇌 조직에 이식 시 부드럽게 변화하는 뇌 탐침을 개발해 기존 딱딱한 탐침과 비교했을 때, 뇌 손상이나 염증 반응을 훨씬 줄일 수 있게 됐다.

변형 가능한 전자기기 기술은 앞으로도 웨이러블, 임플랜터블, 센싱기기 및 로봇 등에 적용되어 다양한 목적과 상황에 유동적으로 사용될 수 있는 다목적 전자기기 시스템 개발을 이끌 것으로 기대된다.

정재웅 교수는 “평상시 딱딱한 형태의 전자기기로 쓰이나 몸에 부착 시 혹은 내부 장기에 이식 시 우리 신체 조직처럼 부드럽고 신축성 있게 변환될 수 있는 기기 플랫폼 기술 개발을 통해, 일반적인 전자기기와 유연 기기가 갖는 단점은 없애면서 사용 목적에 따라 장점을 극대화할 수 있는 전자기기를 개발했다.”며, “이 기술을 이용하면 전자기기 활용 폭을 크게 넓힐 수 있을 것이다.”라고 전망했다.

한편, 이 연구는 한국연구재단 신진연구자지원사업 및 기초연구실 지원사업의 소중한 지원을 받아 수행됐다.

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