머리카락 굵기의 광섬유에 반도체 소자를 구현해 내는 신기술을 국내 연구진이 개발했다. 미래 꿈의 제품으로 꼽히는 ‘입는(웨어러블) 컴퓨터’ 개발에 돌파구가 될 것으로 기대된다.
전북대학교는 유연인쇄전자전문대학원 김태욱 교수 연구팀이 차세대 웨어러블 전자기기의 핵심 플랫폼 기술로 활용될 수 있는 ‘고집적 전자섬유 기술’을 개발했다고 20일 밝혔다.
이번 연구 결과는 ‘다중 전자회로의 집적화를 통한 차세대 전자섬유 플랫폼(Integration of multiple electronic components on a microfibre towards an emerging electronic textile platform)’이라는 제목의 논문으로 세계적인 학술지 '네티처(Nature)'의 자매지인 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 6월 8일자 온라인 판에 게재됐다. KIST 전북분원, 서울대, 고려대, 부산대, 전남대 연구팀이 공동 참여했고, 한국연구재단 중견연구자 지원사업으로 연구를 수행했다.
기존 반도체는 평판형기판(웨이퍼)에서 제작되어 상대적으로 유연성이 부족해 의류에 적용 가능한 웨어러블 컴퓨터로 사용하기에는 한계가 있다. 최근 유연기판에 얇게 만들어 패치형으로 의류에 부착하는 형태나 금속섬유와 반도체 섬유를 엮어 전자섬유를 만드는 방법 등의 웨어러블 컴퓨터 제작 기초연구가 실시되고 있다.
하지만 이 기술들은 의류에 일체성이 떨어져 입는 사람이 불편함을 느낄 가능성이 크고, 섬유를 엮어서 만드는 경우 고집적이 불가능하다. 새로운 전자섬유 플랫폼 기술개발의 중요성이 요구되는 이유다.
이에 김 교수팀은 머리카락 굵기(직경 150마이크론)의 광섬유 코어를 기판으로 사용해 그 표면에 반도체 소자를 제작했다. 머리카락 형태의 섬유 기판에 반도체 공적을 적용하기 위해 모세관 현상을 이용한 ‘포토레지스터’(반도체 패턴을 하기 위한 광반응형 고분자소재)를 코팅하는 방법을 이용했다. 10㎝길이의 섬유 표면에 트랜지스터, 인버터, 링오실레이터, UV센서 및 온도센서를 성공적으로 구현했다.
이를 의류에 적용해 현존하는 최고의 전자섬유 집적도와 함께 높은 성능을 보이는 것을 확인했다. 다양한 구부림, 온도, 그리고 외부 자외선과 함께 세탁 전후 및 땀과 접촉된 상황에서도 정상적으로 동작하는 안정성을 보였다고 연구팀은 설명했다.
김태욱 교수는 “현존하는 반도체 공정을 적용해 머리카락 굵기의 섬유표면에 반도체 소자를 만드는 기술로 고집적 고성능 전자섬유 개발이 가능한 새로운 전자섬유 플랫폼 기술”이라며 “이 기술을 적용하면 섬유공장에서 실을 뽑듯이 연속공정이 가능한 새로운 개념의 고성능 전자섬유를 만들 수 있다”고 말했다.