외부 충격에 강한 ‘신축성 전자장치’ 제작 성공

디지스트-포스텍 공동연구팀
차세대 신축성 소자 개발·적용
웨어러블 산업 등 활용 기대감

DGIST 로봇및기계전자공학과 장경인 교수(가운데) 연구팀. /DGIST 제공

전자장치의 신축성과 내구성을 향상시켜 변형이나 외부 충격에도 안정적으로 구동되는 고안정성 신축성 전자장치가 개발됐다.

대구경북과학기술원(DGIST) 로봇및기계전자공학과 장경인 교수팀과 POSTECH 화학공학과 박태호 교수팀이 변형 시에도 높은 안정성과 성능을 유지하는 고안정성 신축성 전자장치 개발에 성공했다.

공동연구를 통해 신축성 하이브리드 고분자를 개발한 연구팀은, 이를 전자장치에 적용해 변형이나 외부 충격에도 안정적으로 구동되도록 제작했다.

‘신축성 하이브리드 고분자’는 ‘상호침투 고분자 가교 결합(IPN) 상호침투’를 통해 만들었다. IPN은 두 개 이상의 고분자가 교차 결합해 형성된 3D 고분자 구조로, 각 고분자의 특성을 유지하면서도 서로를 보강하며, 고분자 간의 물리적 얽힘을 유도해 우수한 기계적 인터페이스를 형성함으로써 변형 시에도 높은 안정성과 성능을 유지한다.

연구팀은 서로 다른 탄성 계수를 갖는 실리콘 기반 고분자인 PDMS와 폴리우레탄(PU)을 활용해 ‘신축성 하이브리드 고분자’를 제작했다.

이후 제작된 신축성 고분자를 이용해 기판을 구성하고, 무기 재료를 기반으로 만들어져 고효율성을 갖고 있는 신축성 전자소자와 결합해 ‘신축성 전자장치’를 완성했다.

새로 제작한 전자장치는 늘리거나 구부러지는 현상이 발생할 때 한 지점에 집중돼 발생하는 변형을 분산시켜 변형에 따른 기기의 부담을 줄여줘 높은 기계적 안정성을 유지할 수 있도록 설계돼 기존 스트레쳐블 전자기기(Stretchable Electronics)에서 발생할 수 있는 물리적 손상이나 성능 저하를 크게 줄여주게 된다.

장경인 교수는 “이번에 개발한 신축성 전자장치 시스템은 검증을 통해 신축성 마이크로 발광 소자, 히터와 같은 응용을 통해 안정성을 확인했다"며 "앞으로 신축성 디스플레이 산업뿐만 아니라 헬스케어, 웨어러블 산업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 기술로 발전시키겠다”고 밝혔다.

/김재욱기자 [e-mail]