우리 연구진이 최대 700%까지 늘어나는 신축성의 스트레처블 전자 제품 기반 기술을 구현했다.
나무뿌리가 흙에 단단히 고정되는 생체 구조를 모방한 결과다. 스마트 저항 밴드와 스트레처블 발광다이오드(LED) 디스플레이, 태양 전지 등 폭넓은 분야에 적용 가능하다.
한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 한국전자통신연구원(ETRI)과 공동연구로 기존 스트레처블 전자 제품 개발 한계를 극복한 '생체 모사 인터페이스 설계(BIEFI)'를 개발했다고 6일 밝혔다.
전자 제품 유연성·신축성·내구성을 동시에 극대화했다.
연구진은 나무의 주(primary) 뿌리, 보조(secondary) 뿌리 구조를 설계에 적용했다. 주 뿌리는 응력(변형된 물체 내부에 발생하는 힘) 분산과 균열·피로 발생 최소화 역할을, 보조 뿌리는 변형시에도 접착력을 강화한다. 이런 설계는 다양한 변형 상황에서도 높은 소자 신뢰성과 성능을 보장한다.
연구팀은 최대 700%까지 늘어나면서, 1000회 이상 물리적 변형 시도에도 안정적인 구조를 설계했다고 밝혔다. 늘림, 비틀림, 압축 등 변형에도 견디며, 변형이 반복돼도 사용 수명이 길다.
실시간으로 운동 데이터를 측정할 수 있는 스마트 저항 밴드에 적용하거나 다양한 피트니스 활동에 적용할 수 있다.
태양 전지에 이를 적용, 에너지를 저장하고 LED를 구동하는 것에도 성공했다. 에너지 하베스팅과 저장 장치로서 잠재력을 입증했다.
박인규 교수는 “이런 생체 모사형 설계가 차세대 전자 기술을 위한 새로운 표준이 될 수 있을 것”이라며 “앞으로 인터페이스 설계 최적화와 접착력 향상, 더 복잡한 뿌리 구조 모방 등으로 기술을 발전시켜 나갈 계획”이라고 밝혔다.
이번 연구는 굴 오스만 KAIST 기계공학과 박사과정이 제1 저자로 참여했으며, KAIST의 박인규·김택수 교수와 김혜진 ETRI 박사가 연구를 총괄했다.
연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션즈' 2월 온라인판에 실렸다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 지원을 받아 한국연구재단 중견연구자지원사업 및 정보통신기획평가원(IITP) 지원 아래 수행됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
