[표지로 읽는 과학] 한국 과학자 개발 '고무처럼 휘는 다재다능 회로기판'

사이언스 제공

국제학술지 사이언스는 작은 방울들이 큰 방울을 중심으로 뭉쳐있는 이미지를 이번주 표지로 실었다. 촘촘히 얽혀있는 방울들은 있는 힘껏 밀착돼 모여있는 모습이다. 표지만 놓고 봐선 어떤 이미지인지 이해하기 어렵다.  

정답은 인쇄회로기판(PCB)을 이미지화한 모습이다. PCB란 반도체 등 전기부품을 탑재하고 이들을 연결하는 배선을 형성해 놓은 회로기판이다. 전기 선로를 효율적으로 설계할 수 있도록 함으로써 전자기기 크기를 줄이고 성능 및 생산성을 높이는 역할을 한다.

그동안 학계에선 PCB를 고무와 같은 성질을 지닌 소재로 만드는 것에 주목했다. 신체 활동을 보조하기 위한 의료기기 등 다양한 전자기기에 활용하기 위해서다. 하지만 이같은 특성을 가진 PCB 공정을 개발하는 것은 쉽지 않았다. 신축성을 가진 PCB가 제대로 기능하기 위해선 회로 라인의 전도성을 유지하는 동시에 변형에 민감하지 않아야 하기 때문이다.

강지형 KAIST 신소재공학과 교수팀은 기존 PBC 제조 공정의 한계를 극복한 연구 결과를 10일(현지시간) 사이언스에 발표했다. 연구팀은  음파를 이용해 두 가지 크기의 액체 금속 입자를 중합체로 조립하는 공정을 개발했다. 

연구팀은 이 공정을 활용해  ‘탄성-인쇄회로기판(E-PCB)’을 선보였다.. E-PCB는 높은 전도도, 높은 신축성, 다양한 구성 요소에 대한 강인한 접착성을 갖춘 것으로 확인됐다. 변형에 대한 저항력도 탁월한 것으로 나타났다. 

연구팀은 이번 연구의 핵심 기술로 고체 절연성 액체 금속 입자 복합체에 음향장을 적용해 조립된 액체 금속 입자 네트워크(LMPNet)를 제시했다. 이는 일종의 '탄성 전도체'다. 이 전도체는 산업계에서 흔히 사용되는 폴리머 하이드로겔을 통해 생산될 수 있어 활용성이 높을 것으로 전망된다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]