"스마트워치, 물에 담그면 3일 만에 자연 분해"…전자기기 폐기물 걱정 `끝`

KIST, 물에 녹는 고성능 정보저장 고분자 소재
물 속에서 자연 분해..생체삽입형 의료기기 활용

한국과학기술연구원은 고성능 정보 저장 기능을 갖추면서 물에 담그면 수일 내 완전히 분해되는 고분자 소재를 개발했다. KIST 제공

스마트 워치와 같은 웨어러블 기기나 체내 이식형 기기 등을 물 속에서 3일 만에 완전 분해해 처리할 수 있는 새로운 고분자 소재가 개발됐다. 앞으로 전자폐기물 저감을 통한 환경 문제 해결과 탄소중립 실현에 기여할 것으로 기대된다.

한국과학기술연구원(KIST)은 조상호·주용호 박사 연구팀이 고성능 정보 저장 기능을 갖추면서 물에 담그면 수일 내 완전히 분해되는 고분자 소재를 개발했다고 15일 밝혔다.

웨어러블 기기와 이식형 기기 등 다양한 형태의 전자기기 사용이 늘고 있는 가운데 이들 전자기기는 일정 기간 사용 후 폐기해야 하는 전자폐기물로 취급되면서 환경문제의 새로운 원인이 되고 있다.

물에 녹는 전자소자가 개발된 사례는 기존에 있었지만, 대부분은 정보 저장 기능이 없거나 성능이 낮고 반복적인 물리 변형에 취약한 한계가 있었다. 연구팀은 정보 저장이 가능한 기능성 분자인 유기화합물(TEMPO)을 기반으로 생분해성 고분자인 '폴리카프로락톤(PCL)'과 결합한 새로운 분자 구조를 설계했다.

이 구조는 하나의 분자 내에서 전기적 신호 저장과 자연 분해 기능을 동시에 구현할 수 있다.

아울러 생분해성 고분자로 체내 삽입이 가능한 수준의 생체 적합성과 안정성을 갖췄고, 보호층의 두께 등을 조정하면 분해 시작 시점을 조절할 수도 있다. 보호층이 사라지고 약 3일이 지나면 물 속에서 잔류물 없이 자연 분해되는 장점도 있다.

이 소재로 제작한 메모리 소자는 켜짐과 꺼짐 상태를 100만배 이상 구분할 수 있을 정도로 우수한 신호 구분 성능을 보였고, 데이터를 최소 1만초 이상 안정적으로 저장했다. 또한 250회 이상 구동하거나 3000회 이상 반복 구부림에도 성능 저하가 나타나지 않았다.

조상호 KIST 박사는 "이번 연구는 고성능 유기 메모리 소자에 물리적 소멸 기능을 통합한 첫 번째 사례"라며 "생체 삽입형 의료기기뿐 아니라 일회용 헬스케어 모니터링 기기, 수술 후 자연 분해되는 이식형 센서, 친환경 정보 저장 장치 등 다양한 분야에 적용할 수 있어 차세대 생체 전자기기와 친환경 기기 실용화를 앞당길 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '앙게반테 케미 인터내셔널 에디션(지난 4월 28일)'에 실렸다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr