〔헤럴드경제=이형석 기자〕휘어지거나 착용 가능한(웨어러블) 전자기기를 위한 차세대 금속회로 수리기술이 세계 최초로 개발됐다. 성균관대(총장 김준영) 성균나노과학기술원(SAINT) 이승우 교수는 KAIST(총장 강성모) 생명화학공학과 박정기•김희탁 교수와 공동으로 끊어진 전기회로에 레이저를 쪼여주면 단락된 부분이 원래 상태로 다시 붙어 전기가 통하게 되는 ‘빛을 이용한 자기회복 전기회로’를 세계최초로 개발했다. 주변에서 쉽게 구할 수 있는 발표용 레이저포인터를 잠깐 쪼여주는 것만으로 끊어진 금속 전선 부위가 다시 이어져 전기를 통할 수 있도록 하는 회로다.

이는 최근 차세대 전자기기로 각광받고 있는 휘어지거나(플렉시블) 착용 가능한(웨어러블) 제품을 위한 신기술이라고 연구팀은 설명했다. 최근 얇고 휘어지는 고집적회로를 내장한 전자기기 개발이 활발해짐에 따라 전기회로에 구부림이나 눌림 등 외부 자극으로 인해 전기회로가 손상될 수 있다. 고밀도 회로가 적용된 탓에 고장 난 부분만 수리하기가 어려워 주로 모듈단위로 바꿔야만 하기 때문에 비싼 수리비용과 자원낭비 문제가 대두되고 있다.

그러나 새롭게 개발된 밫(레이저)를 이용한 자기 회복 전기회로는 휘고 접고 비틀어도 잘 작동되는 연성기판을 사용하기 때문에 플렉시블 전자기기나 웨어러블 컴퓨터에도 사용 가능하며 움직임 많은 인간형 로봇의 전선으로 적용해 단락 시 곧바로 수리할 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다.

연구팀은 조사되는 빛의 편광 방향과 나란하게 움직이는 아조고분자를 휘어지는 성질이 있는 연성필름에 코팅했다. 그 위에 전기전도도가 우수하며 손쉽게 합성이 가능한 은나노와이어(은으로 이루어진 나노사이즈 막대기)를 도포해 휘어지는 전기회로를 완성했다.

아조고분자란 두 원자의 질소가 이중 결합으로 이루어진 이가(二價)의 원자단으로 강한 색을 내는 성질을 가진 아조기 양쪽에 벤젠링을 포함하는 물질이 사슬(고분자체인)로 연결되어 있는 형태를 말한다. 아조고분자는 빛을 받았을 때 빛의 편광 방향과 나란하게 배열되는 특성을 갖는데, 이 효과로 인해 빛의 편광방향과 동일한 방향으로 움직이는 특성을 보인다.

완성된 자기회복 전기회로를 테스트해보기 위해 연구팀은 회로에 인위적으로 크랙을 만들어 단락시켰다. 회로가 끊어진 부분에 500mw/㎠(단위면적 당 밀리와트) 세기의 레이저 빛을 조사하자 아조고분자가 편광방향과 나란하게 움직였다. 이와 동시에 도포된 은나노와이어가 아조고분자와 같이 움직여 끊어진 부분이 다시 접착해 단락된 전기전도도가 회복됐다.

이승우 성균관대 교수는 “기존 자기회복 전기회로 기술의 단점이었던 고온을 사용하거나 해로운 용매를 사용하는 것과 같은 복잡한 회복과정 없다”며 “주변에서 쉽게 구할 수 있는 레이저를 쏘아주면 끊어진 전기전도도를 회복되는 전기회로를 세계 최초로 개발했다”고 이번 연구의 의의를 밝혔다.

박정기 KAIST 교수는 “플렉시블 전자기기의 전기회로 단락문제를 해결해 전자기기 사용수명을 연장시킬 수 있는 가능성을 제시했다”며 “영화 속 아이언맨도 탐낼만한 차세대 신기술”이라고 말했다.

한국연구재단이 추진하는 일반연구자사업의 지원을 받아 성균관대학교와 KAIST 공동 연구팀 교수진의 지도아래 KAIST 강홍석 박사과정 학생이 주도한 이번 연구는 재료 분야의 권위 있는 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스 (Advanced Functional Materials)’ 9월 16일자로 실렸다고 성균관대는 밝혔다.

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