미래창조과학부는 ‘인공 섬모구조’를 이용해 접착력을 향상시켜 옷, 돌멩이 등에도 전자소재를 단단히 부착할 수 있는 전자섬유 제작 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

이 기술은 매우 복잡하고 거친 표면을 갖는 옷, 돌멩이, 반창고 등 다양한 소재에 고성능 및 고집적 전자소자의 제작을 가능하게 한다. 입고 다니면서 사용할 수 있는 웨어러블 디스플레이 및 컴퓨터 또는 의료 및 환경 모니터링 센서 분야에 활용될 수 있을 전망이다.

인공 섬모를 이용한 전사 인쇄법은 다양한 사물 및 동식물에 친환경적으로 전자소자를 부착시킬 수 있어, 사물인터넷(IoT) 및 사용자 인터페이스(UI) 기술과 연계한 초연결 사회의 핵심 플랫폼 기술이 될 것으로 기대된다.

광주과학기술원 고흥조 교수 연구팀은 수 마이크로미터의 얇은 두께를 갖는 고분자 유연기판 주변에 인공 섬모구조를 형성시켜 거친 직물 표면을 안정적으로 감쌀 수 있게 해 접촉 면적을 늘렸다.

더불어 매우 적은 양의 접착제(중량비로 약 5% 이내 사용)를 인공 섬모구조 주변에 형성시키는 방법을 적용해 원래 직물의 고유 특성을 유지시키면서도 전자섬유로 사용하기에 충분한 직물과 소자 사이의 접착력을 확보했다.

실제 제작한 전자섬유를 학생 연구원의 셔츠에 꿰매 변형을 가하고 실생활에서 입고 다녔다. 또한 1만 번의 반복적인 인장변형과 세제를 풀어 놓은 물에 담금 세탁(20분) 후 30분 간 깨끗한 물에 씻어내 건조를 해도 소자의 전기적 특성을 유지한 것으로 확인됐다.

또한 인공 섬모구조를 도입한 유연기판은 높은 접착력 덕분에 직물뿐만 아니라 반창고, 차 거름망, 면봉, 돌멩이 등 평평하지 않고 복잡한 표면에도 전사 인쇄가 가능해 다양한 분야로의 활용 가능성을 보였다.

이로써 웨어러블 디스플레이 및 컴퓨터, 자세교정 및 건강상태를 확인할 수 있는 헬스 모니터링 시스템 등에 적용해 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있게 됐다. 아울러 돌멩이, 나무와 같은 자연 및 지형지물 등에 전사인쇄를 통해 환경 모니터링 시스템에 적용 가능할 것으로 기대된다. 

고흥조 교수는 “이번 연구성과는 단순한 구조의 소자 응용에 국한된 기존 전자섬유의 기술에서 한 걸음 나아가 고성능·고집적 소자들을 직물 등 여러 복잡한 표면에 손쉽게 제작할 수 있게 됐다”며 “입기에도 편리한 웨어러블 디스플레이, 건강·환경 모니터링 센서 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다”고 밝혔다.