부산대 연구진이 펨토초 레이저를 이용해 생체 모니터링용 웨어러블 바이오 센서를 개발했다.
부산대(총장 차정인)는 이정우 재료공학부 교수팀이 펨토초 레이저 패터닝 공정으로 유연전자소자 개발에 성공했다고 26일 밝혔다.
펨토초 레이저는 펨토초(1000조분의 1초) 수준의 극히 짧은 시간에 발생하는 초극단 펄스 레이저다. 이 교수팀은 펨토초 레이저를 이용해 미세 패턴 공정의 열영향을 최소화했다. 이어 미세 패턴을 대면적 산화그래핀 코팅 및 환원에 적용해 생체 모니터링이 가능한 유연전자소자와 웨어러블 바이오센서를 개발했다.
기존 미세 패턴 공정은 레이저의 열 때문에 제한적이었다. 특히 웨어러블 헬스케어 디바이스를 제작하려면 소자 성능을 높이기 위해 포토리소그래피 과정과 여러 진공 장비가 필요하다. 정밀하고 우수한 성능의 소자를 만들 수 있지만 공정이 복잡해 오랜 시간이 걸리고 사용 소재도 비싸다.
이 교수팀은 펨토초 레이저 기반 식각공정으로 이 문제를 해결했다. 공정에 사용하는 고분자 기판의 손상을 최소화하면서 미세 패턴을 제작할 수 있는 방법이다. 직경 100㎛(마이크로미터, 100만분의 1미터) 수준의 대면적 산화그래핀을 디바이스의 소재로 사용해 펨토초 레이저 패터닝 공정에 성공했다.
개발 유연전자소자는 130%까지 신축성을 띠었고, 피부 온도와 수분을 포함해 심전도, 근전도, 안전도 등 전기생리학적 신호를 정확하게 감지해냈다.
이정우 교수는 “용액공정이 가능한 소재와 패터닝 기술로 헬스케어 모니터링용 디바이스를 구현했다는 데 의미가 있다”며 “상온 근방에서 소자 제작 공정이 간단하고 그래핀으로 기존 비싼 귀금속 기반 전극소재도 대체할 수 있어 많은 활용이 기대된다”고 말했다.
이번 연구에는 박창규 서울과학기술대 신소재공학과 교수가 교신저자로 참여했다. 연구 성과를 담은 논문은 '케미컬 엔지니어링 저널'에 게재됐다.
부산=임동식 기자 dslim@etnews.com
