아주대, 수십만번 구겨도 ‘내구성 유지’ 전자장치 개발

기계공학과 자연모사실험실 홍인식 박사 등 성과
식물 ‘질경이’에 착안, 전도성·내구성 문제 해결

[이데일리 신하영 기자] 아주대 연구진이 반복적으로 구기거나 접었다 펴도 내구성에 문제가 없는 전개형 전자장치를 개발했다. 식물 ‘질경이’에 착안해 얻은 연구 성과다. 그간 전개형 전자장치의 한계로 여겨져 왔던 전도성과 내구성 문제를 해결할 기술로 기대된다.

사진=아주대 제공

아주대는 기계공학과 자연모사실험실 연구진이 고강도 섬유 케블라(Kevlar)를 활용해 전도성을 일정하게 유지하면서도 강한 내구성과 뛰어난 인장강도를 갖춘 전개형 전자장치 소재를 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구에는 기계공학과 한승용·강대식·고제성 교수가 공동 교신저자로, 홍인식(사진)·노연욱 박사와 조중광 석사과정생이 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제 저명 학술지(Science Advances) 온라인 판에 게재됐다.

‘전개형 전자장치’란 공간 활용도를 극대화하기 위해 평소에는 작게 구기거나 접어서 보관하다가 필요할 때 펼쳐 사용할 수 있는 기기다. 최근 스마트폰을 비롯한 디스플레이와 첨단 바이오·우주 산업 등에서 활용되며 관심이 커지고 있다. 다만 접히거나 구겨지는 부분에서 전도성을 유지하기 어렵다는 점과 반복적으로 접었다 펴면서 발생하는 기계적 피로도와 구조 변형 등 내구성 문제를 해결하기 어렵다는 점이 한계였다.

아주대 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 강한 생명력으로 잘 알려진 식물 질경이(Plantago asiatica)의 잎맥 구조에서 영감을 얻었다. 질경이는 밟히고 넘어져도 살아나고, 쉽게 상처를 입지 않는 여러해살이풀이다. 연구팀은 이러한 질경이의 형태와 특성에서 영감을 얻어, 고강도 섬유 케블라(Kevlar)를 적용, 새로운 전자복합소재를 개발했다.

연구팀이 개발한 전자복합소재는 75만 회 이상의 반복적 구김·접힘에도 내구성을 유지했다. 특히 자신의 무게 대비 6667배 이상의 하중을 견뎌내면서도 기계적·전기적 안정성을 유지하는 것으로 확인됐다.

한승용 교수는 “짓밟히고 구겨져도 다시 일어나는 질경이에서 영감을 얻어 새로운 소재를 개발할 수 있었다”며 “이번 성과가 접는 전자장치와 같이 공간 활용도가 높은 전개형 전자장치의 내구성 문제를 해결하는 데 중요한 기여를 할 것”이라고 설명했다.

한 교수는 이어 “구겨서 휴대할 수 있는 TV와 같은 디스플레이 분야나 인체 삽입형 바이오 센서, 우주항공산업 등 여러 분야에 쓰이는 전개형 구조물의 전도성을 안정적으로 유지하는 기반 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”라고 덧붙였다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부의 나노·소재기술개발사업, 한국연구재단의 중견연구사업 등의 지원을 받아 수행했다. 연구를 수행한 아주대 기계공학과의 자연모사실험실은 자연계의 여러 생물에서 모티브를 얻어 이를 공학적으로 구현하는 창의적 연구를 수행하고 있다.

신하영 (shy1101@edaily.co.kr)