김서연 전북대 대학원생, 차세대 전자회로 기판 개발

늘어나면서도 전도성 유지하고, 물에도 젖지 않는 특성 소프트로봇, 웨어러블, 인공피부 등 미래형 전자소자 활용 가능

ⓒ전북대

전북대 김서연 석사과정 대학원생(나노융합공학과․지도교수 박성준)이 기존 전자회로 기판의 기능을 획기적으로 개선한 차세대 전자회로 기판을 개발해 이목을 끌고 있다.

소프트 로봇, 착용형 전자기기, 인공피부 등 미래형 전자소자에 활용되는 차세대 전자회로 기판은 늘어난 상태에서도 전도성이 유지돼야 하며 물에 젖지 않는 특성이 요구된다.

김서연 대학원생이 개발한 전자회로 기판은 200% 이상 늘어난 상태에서도 전도성을 유지하며 물에 젖지 않고, 직접 손으로 그릴 수도 있다.

해당 연구에서는 액체금속인 갈륨(녹는점 29.8 ℃)과 자성입자인 철을 혼합해 유체의 성질과 전도성, 자성을 동시에 가지는 복합소재를 배합하고 이를 초음파 처리해 액체금속으로 코팅된 자성 입자를 개발한 것이다.

해당 입자를 늘어나는 플라스틱 기판에 코팅해 직접 펜으로 압력을 가하면 전자회로의 제작이 가능하다. 제작된 회로는 200% 이상 늘어난 상태에서도 전도성이 유지되고, 입자 표면의 거칠기로 인해 물에 젖지 않게 된다.

김서연 대학원생은 "이번 연구는 기존 전자회로 기판을 위해 적용되던 고가의 반도체 공정을 대체함과 동시에 착용할 수 있는 전자소자와 센서, 스마트 의류 등에 활용될 수 있는 원천기술이 될 것"이라고 이번 연구 성과의 의미를 밝혔다.

이번 연구 성과는 세계적 학술지인 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’ (IF=10.383) 최신호에 게재됐으며 제1저자인 김서연 대학원생은 개발된 소재와 기판을 활용한 센서와 유연전자소자 응용연구를 주제로 한국연구재단에서 지원하는 2022년도 한국 이공계 여성대학원생 미국 연수사업에 선정돼 현재 미국 노스캐롤라이나 주립대학(North Carolina State University)에서 연구 활동을 수행 중이다.

한편  이번 연구는 한국연구재단의 우수신진연구와 기초연구실프로그램 그리고 한국연구재단 국제협력사업의 지원을 받아 수행됐다.