계란 신선도 파악‧자연물 모니터링 등 활용 기대
돌이나 나뭇가지 계란껍데기처럼 표면이 고르지 않은 물체에도 붙일 수 있는 전자소자가 개발돼 자연물이나 환경 모니터링 등에 사용되는 센서에 적용될 것으로 보인다.
3일 과학기술정보통신부는 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 고흥조·정건영 교수팀이 울퉁불퉁한 표면에도 전자소자 부착이 가능한 ‘전사 인쇄 기술’을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 미국 화학회 학회지 ‘ACS 나노’에 실렸다.
자연물이나 옷감처럼 표면이 고르지 않은 사물에는 고성능‧고집적 전자소자를 붙이기 어렵다. 보통은 전사인쇄에서 소자와 물체의 결합력을 높이기 위해 화학접착체를 쓰지만 생체나 자연물에는 화학접작체 사용이 제한된다.
연구팀은 화학접착제를 사용하지 않고도 자연물처럼 표면이 평평하지 않은 사물에 쉽게 붙일 수 있는 전자소자를 만들기 위해 접착력을 강화할 수 있는 구조를 고안했다. 전자소자 기판 아랫면에 짧은 털 형태와 비슷한 ‘튜브형 나노 섬모’를 도입한 것이다. 튜브형 나노 섬모는 전사인쇄 후 표면 굴곡에 맞춰 달라붙는 특징이 있다. 때문에 넓은 접촉 면적을 만들고 전자소자와 표면 사이 접착력을 크게 높인다.
연구진은 소자 주변에 ‘필름형 마이크로 섬모와 튜브형 나노 섬모로 이뤄진 계층 구조’를 만들었다. 이는 더 다양한 표면에 전사인쇄를 가능하게 한다. 튜브형 폴리이미드 나노 섬모는 양극 산화 알루미늄을 틀로 사용해 형성했다. 마이크로-나노 섬모 계층 구조는 양극 산화가 이루어진 다공성 양극산화 알루미늄을 틀로 사용해 제작했다.
이 구조가 있는 폴리이미드 박막 기판에 고성능 전자소자를 장착해 전사인쇄 공정을 진행하면 울퉁불퉁한 표면에 전자소자를 친환경·생체친화적으로 붙이는 게 가능하다.
계란 껍데기에 온도센서를 붙여 신선도를 파악하거나 자연환경을 모니터링하는 센서를 돌멩이에 부착하는 등 다양한 분야에 활용이 가능할 것으로 보인다.
