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KAIST, 상황에 따라 '딱딱·유연' 전자기기 개발

녹는점 낮은 갈륨 활용 '유연성 변화' 만들어
기존 기기와 유연 기기간 경계 허물어 로봇·생체의학 등 활용 기대

KAIST에서 개발한 모형과 유연성을 변화시킬 수 있는 전자기기<영상=KAIST 제공>

상황에 맞게 휘어지거나 딱딱해지는 전자기기가 개발됐다. 기기 형태 경계를 허물어 활용도, 사용 편의성, 휴대성, 생체적합성을 모두 극대화해 소비 전자제품뿐 아니라 생체의학, 로봇 공학 등의 다양한 분야에 혁신적 변화를 일으킬 것으로 기대된다.

KAIST(총장 신성철)는 정재웅 전기및전자공학부 교수 연구팀이 모양과 유연성을 변화시킬 수 있는 전자기기 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

일반적으로 전자기기는 사용 목적에 따라 특정 강성을 갖도록 설계된다. 스마트폰, 노트북은 딱딱한 형태로 손에 쥐거나 테이블 위에 놓고 사용하기 적합하고, 최근 활발히 개발되는 유연 신축성 전자기기는 착용성이 뛰어나 웨어러블 형태로 활용되고 있다.

하지만 딱딱한 전자기기는 신체에 착용 시 각종 불편함을 일으키고, 생체이식 시 조직 파괴나 염증 등을 유발할 수 있다. 반면 유연 신축성 전자기기는 외력을 견디지 못하고 쉽게 모양이 변하기 때문에 몸에서 탈착 시 일반적인 전자기기와 같이 편리하게 사용하기 어렵다는 단점을 가진다. 

연구팀은 금속임에도 불구하고 생체 온도(29.8℃)에서 녹는점을 가지는 갈륨(Gallium)과 중합체(polymer)를 이용한 합성물질을 제작해 온도에 따라 강성률 변화가 가능한 전자 플랫폼을 구현했다. 이를 유연 신축성 전자회로와 결합해 강성률이 변화 가능한 새로운 형태의 전자기기를 구현했다.

실험을 통해 책상 위에서는 딱딱한 형태로 사용하다, 몸에 이동해 부드러운 웨어러블 기기형태로 만들어 휴대성을 높일 수 있음을 보여줬다. 또 강성 변환 압력센서 개발을 통해 목적에 따라 민감도와 압력 감지범위를 조절하는데 성공했다. 이 외에도 뇌 조직에 이식시 부드럽게 변화하는 뇌탐침을 개발해 기존 딱딱한 탐침 대비 뇌 손상과 염증 반응을 최소화했다.

정 교수는 "사용 목적에 따라 각각의 장점을 극대화할 수 있는 전자기기를 개발했다"라며 "이 기술을 이용하면 전자기기의 활용 폭을 크게 넓힐 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스' 1일자에 게재됐다.

연구를 수행한(왼쪽부터) 정재웅 교수, 변상혁 박사과정생, 이주현 석사과정생<사진=KAIST 제공>연구를 수행한(왼쪽부터) 정재웅 교수, 변상혁 박사과정생, 이주현 석사과정생<사진=KAIST 제공>
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