UPDATED. 2019-01-16 11:29 (수)
홍용택 서울대 교수팀, 신축 회로상 안정적인 액체·금속 간 접합 개발
홍용택 서울대 교수팀, 신축 회로상 안정적인 액체·금속 간 접합 개발
  • 박소영
  • 승인 2019.01.04 11:09
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

서울대 공대(학장 차국헌)의 홍용택 서울대 교수(전기·정보공학부) 연구팀(오은호 연구원)이 액체·고체 금속 간 접합기술을 개발했다. 

이 기술은 주름진 탄소나노튜브 확산 방지벽을 이용한 것으로 장기적으로 사용할 수 있고 신축성이 있다는 장점을 가진다. 기존 신축성 전자 분야에서는 수직 방향의 변형이 난제였다. 그러나 수직 방향의 변형에서 반도체 칩과 신축성 전극의 접합부가 안정적으로 동작할 수 있게 됐다. 신축성 전자 회로와 웨어러블 디바이스의 개발에도 청신호가 켜졌다.

액체 금속인 수은이나 갈륨은 상온에서 액체 상태를 유지하며 높은 전기 전도성을 가져 신축성 전자 회로에 쓰였다. 일반적으로 액체 금속은 다른 금속과 접합했을 때 결정 구조에 잘 침투하고 금속의 성질을 변화시킨다는 문제점을 지닌다. 이에 연구팀은 ‘주름진 탄소나노튜브 확산 방지벽’을 액체·고체 금속 사이에 삽입해 액체 금속이 확산하지 않고 전자만 통과할 수 있게 만들었다.

연구팀은 신축 가능한 실리콘 고무기판을 미리 늘려둔 상태로 은 회로를 인쇄한 뒤 그 위에 탄소나노튜브를 약 100 나노미터 정도로 얇게 형성 후 늘려둔 기판을 원상복귀 시켰다. 그 결과 은 회로와 탄소나노튜브 박막 위에 동일한 주름이 형성돼 마치 스프링처럼 펴지면서 신축이 가능해졌다. 이렇게 제작된 주름진 탄소나노튜브는 위에 액체 금속을 올려도 아래에 형성된 금속 박막의 영향으로 액체 금속이 침투하지 못한다.

연구팀은 주름진 확산 방지벽과 액체 금속을 이용해 신축성 회로에 표면실장소자를 접합하는 방법을 선보였다. 기존의 방법으로는 부드러운 신축성 회로와 딱딱한 표면실장소자가 연결되는 접합부에 수직 방향으로 큰 스트레스를 주면 접합부가 파괴되는 기술적 한계가 있었다. 이에 연구팀은 표면실자소자의 접합부가 액체 금속 위에 떠 있는 플로우팅(floating) 접합기술을 개발해 소자와 부드러운 기판을 스트레스 없이 전기적으로 접합했다.

홍용택 서울대 교수(전기정보공학부)
홍용택 서울대 교수(전기·정보공학부)

홍용택 교수는 “안정적으로 동작하고 표면실장소자를 위해 반복적으로 눌러도 회로가 손상 없이 동작한다”며 “사용자가 실제로 누르면서 상호작용해야 하는 신체부착형 디스플레이나 모바일 기기 제작에 응용할 수 있을 것”이라고 설명했다.

한편, 연구결과는 ‘Advanced Functional Materials’에 지난달 19일 게재됐고, 28호의 인사이드 표지 이미지로 선정됐다. 이번 연구는 정보통신진흥기술센터의 지원을 받아 진행했다.

박소영 기자 zntusthsu@kyosu.net


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.