피부에 입히는 웨어러블 반도체, 3D 인쇄로 쉽게 만든다

KIST, 네이처 자매지 표지논문 발표
모양 복잡해도 성능 유지하는 신공정
‘피부 전자공학’으로 의료·VR에 기여

[서울경제]

웨어러블(착용할 수 있는) 전자기기에 필요한 반도체를 원하는 모양으로 쉽고 자유롭게 만들 수 있는 3차원(3D) 프린팅 기술이 국내에서 개발됐다. 향후 피부에 부착할 수 있는 고성능 반도체 제조공정에 응용돼 디지털 헬스케어, 가상현실(VR) 등 웨어러블 산업 발전에 기여할 것으로 기대된다.

정승준 한국과학기술연구원(KIST) 소프트융합소재연구센터 박사 연구팀은 소프트 전도체 기반 3D 프린팅 기술을 개발해 그 성과를 21일 국제 학술지 네이처 일렉스토닉스에 표지논문으로 발표했다. 사진 제공=과학기술정보통신부

과학기술정보통신부는 산하 출연연구기관인 한국과학기술연구원(KIST)의 정승준 소프트융합소재연구센터 박사 연구팀이 신축성과 전도도(전기가 통하는 정도)가 높은 소프트 전도체를 자유롭게 그리는 3D 프린팅 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 연구성과는 이날 네이처 자매지인 ‘네이처 일렉트로닉스’에 표지논문으로 게재됐다.

최근 AI의 발전으로 디지털 헬스케어, 메타버스(가상세계), 사물인터넷(IoT) 등 새로운 정보기술(IT) 산업이 주목받고 있지만, 관련 서비스를 구현하는 데 필요한 하드웨어인 웨어러블 기기는 기술 발전에 한계가 있는 상황이다. 웨어러블 기기는 착용 부위 등에 따라 다양한 모양으로 변형 가능해야 하지만, 기존 기술로는 이를 위한 반도체를 만들 수 없기 때문이다. 기존 반도체는 변형되거나 외부 충격을 받으면 성능이 떨어지거나 아예 부서진다.

연구팀의 기술로 만든 웨어러블 반도체. 사진 제공=과학기술정보통신부

연구팀은 유연하면서도 전기가 잘 통하는 신소재인 소프트 전도체를 개발해 이를 3D 프린팅의 잉크로 활용했다. 물과 기름처럼 서로 잘 섞이지 않는 두 물질을 하나로 섞어주는 화학적 접착작용인 유화작용이 이 잉크에서도 일어난다. 잉크 입자들끼리 강하게 결합해 인쇄된 모양이 쉽게 변형되거나 부서지지 않는다는 뜻이다.

연구팀은 이 기술을 활용해 길이를 2.5배로 늘려도 성능을 유지할 수 있는 반도체 회로를 자유롭게 그릴 수 있다고 설명했다. 기술은 현재 소재 전문기업을 통해 상용화가 추진디고 있다.

정 박사는 “이번 연구가 생체 의학기기, 소프트 로봇, IoT, VR을 위한 인터페이스 기술 개발에 활용될 수 있을 것이다”며 “기존 정형화된 전자기기 디자인 한계를 뛰어넘어 새로운 폼팩터(모양)를 가지는 웨어러블 기기 제작에 기여하겠다”고 말했다.

연구팀의 기술로 만든 웨어러블 반도체. 사진 제공=과학기술정보통신부

김윤수 기자 sookim@sedaily.com