상황 따라 유연해지고 딱딱해지는 전자기기 개발

↑ 딱딱한 모바일 기기와 부드러운 웨어러블 기기 간 변환이 가능한 전자기기와 활용 예시. [사진 = KAIST]

전자기기를 사용 목적과 신체 적용 여부에 따라 딱딱한 형태와 부드러운 형태로 유연하게 변화시킬 수 있는 기술이 개발됐다.
6일 정재웅 KAIST 전기및전자공학부 교수 연구팀은 "사용 편의성과 휴대성, 활용도, 생체 적합성 등을 극대화할 수 있어 소비 전자제품과 더불어 생체의학, 로봇 공학 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것"이라며 이 같이 밝혔다. 변상혁 KAIST 연구원과 한국전자통신연구원 심주용 박사가 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스' 11월 1일자에 게재됐다.
전자기기는 일반적으로 사용 목적에 따라 특정한 강성을 갖게 설계된다. 손에 쥐거나 테이블 위에 놓고 쓰는 스마트폰과 노트북 등이 딱딱한 형태라면, 웨어러블 전자기기 등은 유연 신축성이 뛰어난 부드러운 형태로 제작된다. 하지만 전자가 신체 착용 시 각종 불편함을 주고 생체이식 시 조직 파괴나 염증 유발 위험성이 있는 반면에 후자는 외력을 견디지 못해 쉽게 모양이 변하므로 탈착 시 불편하다는 단점이 있다.
이에 연구팀은 갈륨과 중합체를 이용한 합성물질로 적정 온도에 따라 강성률 변화가 가능한 전자 플랫폼을 구현했다. 이를 유연 신축성 전자회로와 결합시켜 강성률 변화가 가능한 새로운 형태의 전자기기를 개발한 것이다. 갈륨은 특히 이번 연구의 핵심 소재였다. 금속임에도 생체 온도(29.8℃)에서 녹기에 신체 탈부착 시 고체와 액체 간 상태 변화가 가능해서다. 이 특성에 기반해 갈륨을 중합체에 내장했고 온도에 따라 강성률이 변하는 전자 플렛폼 제작에 성공할 수 있었다.
연구팀은 이를 통해 기존 전자기기의 한계점들이 극복될 것으로 보고 있다. 예컨대 해당 기술을 휴대용 전자기기에 적용할 시 딱딱한 형태로 손에 쥐고 쓰다가, 이동 시 부드러운 웨어러블 기기 형태로 만들어 몸에 붙여 휴대성을 높일 수 있다. 강성을 변환시키는 압력 센서로 목적에 따라 민감도와 압력 감지 범위 또한 조절할 수도 있다. 뇌 조직에 이식할 시 부드럽게 변하는 뇌 탐침을 개발해 기존 딱딱한 탐침보다 뇌 손상과 염증 반응을 최소화하는 것도 가능하다.
정재웅 교수는 "웨어러블, 임플랜터블, 센싱기기 및 로봇 등에 적용돼 다양한 목적과 상황에 유동적으로 사용될 수 있다"며 "향후 다목적 전자기기 시스템 개발 또한 이끌 수 있을 것으로 기대하고 있다"고 말했다. 이번 연구는 한국연구재단 신진연구자지원사업과 기초연구실 지원사업의 지원으로 수행됐다.
[김시균 기자]