(사진=KAIST 제공)
사용 목적과 신체 적용에 따라 딱딱하거나 부드러운 형태를 선택적으로 변화시킬 수 있는 전자기기가 기술이 개발됐다.
전자기기에서 딱딱한 형태와 유연한 형태의 경계를 허물며 활용도와 사용 편의성, 휴대성, 생체 적합성을 모두 극대화할 수 있다는 점이 특징이다.
6일 한국과학기술원(KAIST)에 따르면 전기및전자공학부 정재웅 교수 연구팀이 개발한 기술은 하나의 전자기기에서 딱딱한 형태와 부드러운 형태를 선택적으로 구현한다.
일반적으로 전자기기는 사용 목적에 따라 특정 강성을 갖도록 설계된다. 스마트폰, 노트북 등은 딱딱한 형태로 손에 쥐거나 테이블 위에 놓고 사용하기 적합하고 최근 활발히 개발되는 유연 신축성 전자기기는 착용성이 뛰어나 웨어러블 형태로 활용되는 식이다.
딱딱한 형태의 전자기기는 신체에 착용했을 때 각종 불편함을 주고 생체이식 시 조직 파괴나 염증 등을 유발할 수 있다. 유연 신축성 전자기기는 외력을 견디지 못하고 쉽게 모양이 변하기 때문에 몸에 탈착 시 일반적인 전자기기와 같이 편리하게 사용하기 어렵다는 단점을 가진다.
연구팀은 갈륨과 중합체를 이용한 합성물질을 제작해 온도에 따라 강성률 변화가 가능한 전자 플랫폼을 구현했다.
이를 유연 신축성 전자회로와 결합해 강성률의 변화가 가능한 새로운 형태의 전자기기를 구현했다.
갈륨은 이번 연구의 핵심 소재로 금속임에도 생체 온도(29.8도)에서 녹는점을 가져 신체 탈부착 시 고체와 액체 간의 상태 변화가 가능하다.
연구팀은 전자기기의 강성도를 변화시킬 수 있는 특징을 활용해 다양한 적용 분야에서 기존 전자기기가 갖는 한계점을 극복할 수 있음을 증명했다.
예를 들어 이 기술을 휴대용 전자기기에 적용해 평상시에는 딱딱한 형태로 손에 쥔 상태나 책상 위에서 이용하고 이동 시에는 몸에 부착해 부드러운 웨어러블 기기 형태로 만들면서 휴대성을 높일 수 있음을 보여줬다.
또한 강성을 변환시킬 수 있는 압력 센서를 개발해 목적에 따라 민감도와 압력 감지의 범위를 조절하는 데 성공했다.
특히 뇌 조직 이식 시 부드럽게 변화하는 뇌 탐침을 개발해 기존에 딱딱한 탐침 대비 뇌 손상과 염증 반응을 최소화할 수 있었다고 연구팀은 설명했다.
이 기술은 웨어러블, 임플랜터블, 센싱기기, 로봇 등에 적용해 다양한 목적과 상황에 유동적으로 사용할 수 있는 다목적 전자기기 시스템 개발을 이끌 수 있을 것으로 기대된다.
정 교수는 "일반적인 전자기기와 유연 기기가 갖는 단점은 없애면서 사용 목적에 따라 각각의 장점을 극대화할 수 있다"며 "이 기술을 이용하면 전자기기의 활용 폭을 크게 넓힐 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 신진연구자지원사업 및 기초연구실 지원사업의 지원을 받아 수행했다. 지난 1일 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'에 실렸다.