웨어러블 기기와 로봇공학, 모든 전자제품에 적용 가능해
[대전=뉴스봄] 육군영 기자 = 녹는점이 낮은 갈륨을 활용해 사용 목적에 따라 전자기기의 상태가 바뀌는 신기술을 국내연구팀이 개발했다.
KAIST 전기및전자공학부 정재웅 교수 연구팀이 개발한 이 기술은 딱딱한 형태의 전자기기와 유연 기기의 경계를 허물고 활용도와 사용 편의성, 휴대성, 생체적합성을 모두 극대화할 수 있어 소비 전자제품뿐 아니라 생체의학, 로봇 공학 등의 다양한 분야에 많은 변화를 일으킬 것으로 기대하고 있다.
이번 연구는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 11월1일 자에 게재됐다. (논문명 Mechanically transformative electronics, sensors, and implantable devices).
전자기기는 사용 목적에 따라 특정 강성을 갖도록 설계된다.
스마트폰, 노트북은 딱딱한 형태로 손에 쥐거나 테이블 위에 놓고 사용하기 적합하고 최근 활발히 개발되는 유연 신축성 전자기기는 착용성이 뛰어나 웨어러블 형태로 활용되고 있다.
그러나 딱딱한 형태의 전자기기는 신체에 착용 시 각종 불편함을 일으키고, 생체이식 시 조직 파괴나 염증 등을 유발할 수 있다.
반면 유연 신축성 전자기기는 외력을 견디지 못하고 쉽게 모양이 변하기 때문에 몸에서 탈착 시 일반적인 전자기기와 같이 편리하게 사용하기 어렵다는 단점을 가진다.
연구팀은 갈륨(Gallium)과 중합체(polymer)를 이용한 합성물질을 제작해 온도에 따라 강성률 변화가 가능한 전자 플랫폼을 구현했다. 이를 유연 신축성 전자회로와 결합해 강성률이 변화 가능한 새로운 형태의 전자기기를 구현했다.
갈륨은 이번 연구의 핵심 소재로, 금속임에도 불구하고 생체 온도(29.8℃)에서 녹는점을 가져 신체 탈부착 시 고체와 액체 간의 상태 변화가 가능하다. 이러한 점에 기반해 갈륨을 중합체에 내장해 온도에 따라 강성률 변화가 가능한 전자 플랫폼을 제작했다.
연구팀은 전자기기의 강성도를 변화시킬 수 있는 특징을 활용해 다양한 적용 분야에서 기존 전자기기가 갖는 한계점을 극복할 수 있음을 증명했다.
개발된 기술을 바탕으로 연구팀은 강성을 변환시킬 수 있는 압력 센서도 개발해 목적에 따라 민감도와 압력 감지의 범위를 조절하는 데 성공해 실용화 가능성을 증명했다.
이렇게 변형 가능한 전자기기 기술은 웨어러블, 임플랜터블, 센싱기기 및 로봇 등에 적용돼 다양한 목적과 상황에 유동적으로 사용될 수 있는 다목적 전자기기 시스템 개발을 이끌 수 있을 것으로 기대된다.
정 교수는 “일반적인 전자기기와 유연 기기가 갖는 단점은 없애면서 사용 목적에 따라 각각의 장점을 극대화할 수 있는 전자기기를 개발했다”며 “전자기기의 활용 폭을 크게 넓힐 수 있을 것”이라고 기대감을 드러냈다.
