작성일 : 19-11-20 11:44
GIST 고흥조 교수팀, 평면소자를 자동으로 형태 바꿀 수 있어, 복잡한 구조 3차원으로 자동 변형, 생체로봇 응용 기대
 글쓴이 : happy
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압출 전단 인쇄와 열적 완화 과정을 통한 박막형 전자소자의 형태 변형 공정 모식도.<사진= GIST >
손으로 제어하기 어려운 작은 패턴이나 복잡한 구조도 3차원으로 자동 변형 가능한 전자소자가 개발되며 생체로봇 등에 활용될 것으로 기대된다.

GIST(광주과학기술원·총장 김기선)는 고흥조 교수 연구팀기존 고성능의 평면 소자를 자동으로 3차원 형태로 변형시킬 수 있는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다

웨어러블 디바이스, 생체로봇 등을 자유자재로 구동하기 위해서는 전방향 통신이 가능한 이미지 센서, 디스플레이 소자, 에너지 소자 등 3차원 형태의 전자소자가 중요하다.

3차원 구조체에 전자소자를 직접 제작하는 공정 관련 연구는 활발하지만 평면 실리콘 기판 기반의 반도체 공정 수준을 따라잡기는 힘든게 사실이다. 하지만 평면 소자를 3차원 형태로 변형시킬 수 있게 되면 기존 반도체 공정기술로 만든 고성능, 고집적 평면형 전자소자를 그대로 활용할 수 있다.

다만 10마이크로미터 이하의 아주 얇은 유연 전자소자를 원하는 형태로 변형하려면 소자의 안정성이 뒷받침되어야 한다. 또 입체로 변형시키는 고도의 기술이 필요하다.

연구팀은 가전이나 자동차 부품에 널리 쓰이는 고분자, ABS 수지 기반의 가변형 프레임을 제작했다. 3D 프린팅을 이용해 전단응집력(면에 표면이 밀리듯이 작용하는 응집력)을 갖는 ABS선을 필름위에 인쇄했다. 그리고 일정 온도(유리전이 온도) 이상으로 가열, 유동성을 부여해 전단응집력이 해소되면서 평면에서 3차원 형태로 변형시킬 수 있는 상태로 유도했다.

실제 만들어진 가변형 고분자 프레임에 금속전극과 산화물 반도체 소자를 장착하고 형태를 변형시켰다. 그 결과, 전극과 소자에 작용하는 응집력이 현저히 감소해 안정적으로 구동하는 것을 확인했다.

향후 연구팀은 이번 성과를 이용해 대면적의 박막형 전자소자를 복잡한 형태로 구현, 3차원 전자소자의 기능성을 활용할 수 있는 연구를 진행할 계획이다.

연구팀 관계자는 "이 기술은 3차원 구조체가 필요한 센서, 디스플레이, 통신 장비, 웨어러블 장치, 생체 로봇 등의 플랫폼 개발에 큰 역할을 할 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업의 지원으로 수행됐다. 신소재 분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)'에 18일 게재됐다.
 ABS 프레임워크의 형태 변형 모습. ABS 선의 인쇄 각도를 조절하여, 원통부터 나선 구조까지 구현할 수 있다.<사진= GIST >