어디든 붙이고 뗄 수 있어 다양한 분야에 응용 가능
포스텍 화학공학과 조길원(59) 교수를 비롯해 전자전기공학과 정윤영(31) 교수, 김현호(30) 박사 연구팀은 '꿈의 물질'로 불리는 그래핀 기반의 유비쿼터스 전자소자를 테이프 위에 제작하는 데 성공했다.
이에 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트(Scientific Report)'를 통해 공개됐다.
지금까지 웨어러블 기기에 활용되던 플렉서블 소자는 사실 플라스틱으로 만들어져 많이 구부러지지 못하다 보니 자유롭게 형태를 바꿀 수 있는 전자 소자에 적용하기 어려웠다.
하지만 조길원 교수팀은 테이프처럼 어디나 붙일 수 있으며 아무리 구기거나 접어도 문제없이 작동하는 전기적 성능과 기계적 안정성을 유지하는 전자소자를 만들었다.
이들은 이 소자를 이용해 일반적으로 널리 사용되는 테이프 위에 트랜지스터 등의 전자소자를 만들어 필요한 곳에 쉽게 떼었다 붙이는 '유비쿼터스형 전자소자'를 제안했다.
또한 어디나 쉽게 붙일 수 있는 테이프 위에 전자기기를 제작, 테이프 기판을 잘라서 원하는 대로 활용할 수 있는 유비쿼터스형 전자소자를 개발할 수 있게 됐다.
특히 제작된 테이프 소자는 제조 방식에 큰 변화를 안겼는데 테이프 위에 트랜지스터 등의 전자소자를 만들면 엄청난 고온을 견디지 못하고 녹아 버려 낮은 온도에서 공정을 진행해야 한다.
제작공정에서 사용되는 용액 역시 테이프 아랫면에 있는 점착제를 녹일 수 있어 다른 소자보다 제작 과정이 까다롭다.
이에 따라 이들은 100℃ 이하의 낮은 온도에서 테이프에 용액이 닿지 않는 건식 방법을 개발해 테이프형 전자소자 제작에 성공했다.
연구를 주도한 조길원 교수는 "웨어러블 전자소자 등의 인체친화형 전자소자부터 사물 인터넷 분야까지 폭넓게 응용 가능하다"면서 "그래핀 기반 유비쿼터스 유연 전자산업에 크게 이바지할 것"이라고 밝혔다.
△용어설명
1.그래핀
'꿈의 물질'로 불리는 그래핀은 전자소자에 흔히 사용되는 구리보다 전기전도성이 높고 투명하며 유연성이 좋아 웨어러블 스마트기기 등의 차세대 플렉서블(flexible) 소자 구현을 위한 핵심 소재로 각광을 받는 물질이다. 하지만그래핀 내의 전기전도성과 전기적 특성을 효율적으로 제어하는 방법이 개발되지 않아 그 응용이나 상용화를 위해 다양한 시도가 계속되고 있다.