KAIST, 나무뿌리 모방해 쭉쭉 늘어나는 전자기판 개발

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 나무뿌리를 모방해 높은 신축성와 유연성을 갖는 전자기판을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 박인규 교수팀이 한국전자통신연구원(ETRI)과 공동연구를 통해 기존 스트레처블 전자제품의 한계를 극복할 수 있는 유연성과 신축성, 기계적 내구성이 매우 우수한 '생체 모사 인터페이스 설계(Bioinspired Interfacial Engineered Flexible Island·BIEFI)'를 개발했다고 6일 밝혔다.

이번에 공동연구진은 주 뿌리와 보조 뿌리 구조를 도입해 응력을 분산시키고 기계적 인터로킹(interlocking)을 통해 두 기판 사이의 강력한 접착력을 구현했다.

주 뿌리는 응력을 효과적으로 분산시키며 인터페이스 균열을 지연시키는 역할을 하고 보조 뿌리는 기판 사이의 접착력을 강화하고 변형 중에도 인터페이스의 안정성을 유지하도록 돕는다.

이 설계는 다양한 변형 상황에서도 높은 기계적 신뢰성과 소자의 고성능을 제공한다.

이를 통해 연구팀은 최대 700%까지 늘어나는 신축성을 확보하고 1000회 이상의 물리적 변형 시도에도 안정적인 구조를 설계하는데 성공했다.

특히 연구팀은 다양한 물리적 변형(늘림, 비틀림, 압축 등)에도 견딜 수 있도록 설계했고 반복적인 변형에도 긴 사용 수명을 제공할 수 있음을 입증했다.

이 기술을 실시간으로 운동데이터를 측정할 수 있는 스마트 저항밴드에 적용하면 사용자의 운동강도와 균형을 정밀하게 분석할 수 있고 다양한 피트니스 활동에도 활용가능하다.

또 스트레처블 LED 디스플레이, 유연한 태양전지 등에서 검증을 완료해 에너지 하베스팅과 저장장치로의 활용가능성도 입증했다.

연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 2월 온라인판에 출판됐다. KAIST 기계공학과 굴 오스만(Osman Gul) 박사과정이 제1 저자로 참여했으며 같은 대학 박인규·김택수 교수와 ETRI의 김혜진 박사가 연구를 총괄했다.

박인규 교수는 "이런 생체 모사형 설계가 차세대 전자기술을 위한 새로운 표준이 될 수 있다"면서 "앞으로 인터페이스 설계의 최적화와 접착력 향상, 더욱 복잡한 뿌리 구조 모방 등을 통해 기술을 발전시켜 나갈 계획"이라고 말했다.


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