고무처럼 늘려도 고성능 전기적 특성을 유지하는 웨어러블 기기. 정예환 한양대 교수 제공"현재 웨어러블 기기는 팔에 차거나 몸에 입거나 하는 형태로 개발이 발전되고 있습니다. 그런데 이 안에 있는 전자기기 형태를 보면 저희가 찰 수 있도록 만들긴 했지만, 안에 있는 전자기기는 아직까지도 딱딱하고 비유연한 반도체칩과 기판을 활용해서 그냥 유연하게 패키징한 형태로만 개발이 되고 있습니다.
하지만 다가올 미래에는 전자칩 자체가 굉장히 유연하고 또는 신축성이 있어서 피부 또는 우리 몸안에 있는 장기에까지 붙일 수 있도록 발전할 것으로 개발되고 있습니다." (한양대 정예환 교수)한양대학교 정예환 교수와 유형석 교수 공동연구팀은 '유연하고 신축성 있는 전자칩'이라는 다가올 미래를 앞당겼다. '세계 최초'로 고무처럼 형태를 변형해도 무선통신 성능을 유지하는 '전자피부' 개발에 성공하면서다.
과학기술정보통신부는 한양대 정예환·유형석 교수 공동연구팀이 마음대로 늘리거나 줄여도 '무선 통신 성능'을 유지하는 기판을 개발했다고 23일 밝혔다. 신축성을 가진 고무 재질의 기판에 세라믹 나노입자를 혼합하고 나노입자가 무리지어 조립되는 공정을 사용했다. 이 연구 결과는 그동안 학계에 보고되지 않은 '세계 최초'의 기술이다.
연구팀은 이를 응용, 그동안 구현하지 못했던 90m 이상의 장거리에도 무선으로 통신이 가능한 '전자피부'도 개발했다. 전자피부는 딱딱한 전자소자를 유연하게 만든 것으로, 사람 피부에 부착하면 인체 신호 측정이 가능하다. 지금까지는 무선주파수 회로가 아주 조금만 늘어나거나 구부러지기만 해도 통신이 끊기거나 전력 송·수신 효율이 급격하게 낮아진다는 한계가 있었다.
늘어나면 유전율이 변하는 복합탄성체 기반 신소재. 정예환 한양대 교수 제공연구팀은 새롭게 개발한 전자피부를 이용해 뇌파, 신체 움직임, 피부 온도, 근육신호 등 우리 몸에서 나오는 인체 신호들을 원거리에서 무선으로 정확히 측정할 수 있음을 확인했다고 밝혔다. 무선 신축성 기기의 활용 방안은 무궁무진할 것으로 보인다. 웨어러블 기기 뿐 아니라 신축성 디스플레이, 생체이식형 전자장치, 옷감 형태의 전자섬유(e-textile) 형태로도 적용할 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다.
정예환 교수는 "이번에 개발한 신축성 웨어러블 무선통신 기술은 무선 기능이 필요한 다양한 신축성 시스템에 적용될 수 있다"며 "차세대 통신 기술인 6G 이동통신 기능을 탑재한 신축성 무선 웨어러블 기기 개발에도 착수했다"고 밝혔다. 이어 "특허는 다수 출원을 해놓은 상태이고, 이런 부분들이 모두 해결되면 기술 이전과 상용화를 적극 추진할 예정"이라고 설명했다.
과학기술정보통신부 기초연구사업 등의 지원으로 수행한 이번 연구 성과는 국제학술지 네이처에 23일 게재됐다.