경희대, 찢어지고 베여도 스스로 회복하는 웨어러블 반도체 소자 개발

오진영 경희대 화학공학과 교수(오른쪽)와 노크 탄 푸웅(Ngoc Thanh Phuong) 학생.

인체 피부처럼 늘어나고, 상처가 나도 스스로 치유되는 전자기기가 개발됐다.

경희대(총장 김진상)는 오진영 화학공학과 교수 연구팀이 세계 최초로 자가 치유 기능을 가진 트랜지스터 개발에 성공했다고 14일 밝혔다.

과거 자가 치유 반도체와 관련된 연구 성과가 보고된 사례는 있으나 트랜지스터를 구성하는 전도체, 반도체, 부도체 등 모든 전자 부품이 자가 치유될 수 있도록 하는 기술이 개발된 적은 없었다.

이에 오진영 경희대 화학공학과 교수와 재난 바로 스탠퍼드 대학교수 국제 공동연구팀은 나노박막 기술을 활용해, 증기화 된 금속 원자가 트랜지스터 내에 있는 고분자 탄성체 안으로 확산하도록 유도했다.

이때 금속과 고분자가 섞이면서 만들어지는 나노 단위의 혼합층은 늘어나거나 손상돼도 전기적 특성을 유지하며 전극의 역할을 지속할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

기술 개발에는 자가 치유 부도체, 고분자 반도체 나노웹 형성 기술, 금속 원자와 나노 컴포지트 기술 등도 활용됐다.

실제 연구팀은 이번에 개발한 트랜지스터를 수술용 칼로 절단해본 결과, 트랜지스터 내부의 자가치유 고분자 소재가 훼손 부위를 접합시켜 반도체와 부도체의 전극 층이 48시간 만에 재결합하는 것을 확인했다고 밝혔다. 또 훼손 부위의 전기적 특성은 90% 이상 복원됐다고 덧붙였다.

오진영 교수는 “신축성과 자가 치유 능력을 갖춘 트랜지스터가 피부 부착형 웨어러블 기기인 전자 피부의 핵심 소자가 될 것”이라고 설명했다.

연구팀은 이번 연구 결과를 토대로 인체와 융합할 수 있는 '전자 피부 시스템' 개발에도 나설 계획이다.

연구 결과는 기술의 학술적 성취를 인정받아 과학 저널 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communication)'에 최근 게재됐다.

용인=김동성 기자 estar@etnews.com