경희대, 스스로 치유하는 웨어러블 반도체 소자 개발

화학공학과 오진영 교수 연구팀, 스탠포드 대학과 공동연구

48시간 내 상처 및 전기적 특성 회복하는 트랜지스터 개발

[서울=뉴시스] 경희대 화학공학과 Ngoc Thanh Phuong 학생(왼쪽), 오진영 교수. (사진=경희대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]이주영 인턴 기자 = 우리 인체의 피부처럼 늘어나고, 상처가 나도 스스로 치유되는 전자기기가 개발됐다. 경희대 화학공학과 오진영 교수 연구팀이 세계 최초로 자가 치유 기능을 가진 트랜지스터 개발에 성공했다.<nature communication(if="16.6)">

과거 자가 치유 반도체와 관련된 연구 성과가 보고된 적 있지만, 트랜지스터를 구성하는 전도체, 반도체, 부도체 등 모든 전자 부품이 자가 치유되는 소재 기술은 아직 개발되지 못했다.

오 교수 연구팀은 나노박막 기술을 이용해 늘어나면서도, 상처를 스스로 치유되는 트랜지스터를 세계 최초로 구현했다. 자가 치유 트랜지스터에는 자가 치유 부도체, 고분자 반도체 나노웹 형성 기술, 금속 원자와의 나노 컴포지트 기술이 사용됐다.

[서울=뉴시스] a) 자가치유 전계효과 트랜지스터 액티브-매트릭스 5x5 어레이 전자피부. b) 트랜지스터 소자 구조. c) 자가치유후 재작작동 되는 트랜지스터 어레이 전류 (빨간색). d) 손상부위가 자가치유된 고분자 반도체 나노구조 전류 맵핑. e) 자가치유 트랜지스터 기반 논리회로 (Inverter, NAND, NOR) 소자. (사진=경희대 제공) *재판매 및 DB 금지

연구팀은 자가 치유 특성을 시험하기 위해 트랜지스터를 수술용 칼로 절단했다. 트랜지스터 내 자가 치유 고분자 소재의 점탄성이 상처 부위를 접합시켜 원래 형태로 회복했다. 상처 회복에는 별도 후처리 없이 48시간이 소요됐다. 회복 과정에서 반도체와 부도체의 전극 층이 정확히 재결합해 전기적 특성이 90% 이상 복원됐다.

오 교수는 "신축성과 자가 치유 능력을 갖춘 트랜지스터가 피부 부착형 웨어러블 기기인 전자 피부의 핵심 소자가 될 것"이라고 말했다. 연구팀은 단순한 트랜지스터를 넘어 인체와 융합하는 전자 피부 시스템 개발에 나설 계획이다.

이번 연구는 스탠포드대 제난바오(Zhenan Bao) 교수와의 국제 공동연구로 진행됐다. 연구 결과는 'Nature Communication'에 최근 게재됐다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]