GIST·인하대, 벌레가 분해하는 생분해 전자소자 개발

농업용 센서 등 전자 폐기물 해결 새 가능성 제시

OECT 소자의 벌레 섭취 과정- (왼쪽) 구동이 완료된 OECT를 벌레의 먹이로 제공한 모습과 섭취 후 1일, 4일, 5일이 경과함에 따라 점차 감소하는 소자의 모습과 (오른쪽) 소자 섭취 후 배설된 배설물(frass)의 모습이다. (사진=GIST 제공) [email protected]

[전남광주=뉴시스]이창우 기자 = 사용이 끝난 뒤 벌레가 먹어 자연적으로 분해되는 전자소자가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

소재 수준에 머물렀던 생분해 연구를 넘어 실제 작동하는 전자소자 전체의 분해 가능성을 입증하며 전자 폐기물(E-waste) 문제를 해결할 새로운 가능성을 제시했다는 평가다.

광주과학기술원(GIST)은 신소재공학과 윤명한 교수 연구팀과 인하대학교 화학공학과 심봉섭 교수 연구팀이 공동으로 생분해가 가능한 유기 전기화학 트랜지스터(OECT)를 개발했다고 6일 밝혔다.

연구팀은 벌레가 섭취할 수 있는 점토 광물인 몬모릴로나이트(MMT)와 전도성 고분자(PEDOT)를 결합한 복합 소재를 개발하고 종이 기판 인쇄공정을 적용해 실제 전자소자를 제작했다.

또 방수·보강 기술을 더해 낮은 전압에서도 안정적인 성능을 구현했다.

슈퍼웜을 이용한 실험에서는 활성층과 전극, 기판을 포함한 3×3㎝ 크기의 전자소자가 약 일주일 만에 모두 분해됐다.

슈퍼웜의 생존율은 95% 수준을 유지했고 배설물 분석한 결과 단순 파쇄가 아닌 화학적 분해가 이뤄진 것으로 확인됐다.

GIST-인하대 공동연구팀 단체사진- (왼쪽부터) GIST 윤명한 교수(공동 교신저자), 인하대학교 심봉섭 교수(공동 교신저자), GIST 나현준(공동 제1저자), 인하대학교 홍영범(공동 제1저자), GIST 조일영(공동 제1저자), GIST 이다영(공동 제1저자) (사진=GIST 제공) [email protected]

이번 기술은 회수가 어려운 환경 모니터링 센서와 바이오·헬스케어, 스마트 농업용 센서 등에 적용해 전자 폐기물 발생을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

윤명한 교수는 "전자소자 전체가 생물에 의해 분해될 수 있음을 입증했다는 점에서 의미가 크다"며 "지속 가능한 친환경 전자기기 개발의 새로운 방향을 제시할 것"이라고 말했다.

심봉섭 교수는 "실제 작동하는 전자소자를 벌레가 완전히 분해할 수 있음을 증명한 것이 이번 연구의 가장 큰 차별성"이라고 말했다.

유기 전기화학 트렌지스터(OECT) 구성요소- 벌레가 섭취할 수 있는 OECT 소자의 구조와 각 소재의 구성성분을 나타낸다. 수계에서 안정적으로 사용가능한 소수성 처리된 가교 종이기판(왼쪽) 위에, 멍게 셀룰로오스 유래 바인더 함유 금속전극과  PEDOT:PSS/MMT 전기화학 활성층(오른쪽) 소재를 이용했다. (모식도=GIST 제공) [email protected]

이번 연구 결과는 미국화학회(ACS)가 발행하는 고분자 과학 분야 국제학술지 'ACS Polymer Science & Technology' 온라인에 지난 6월29일 게재됐다.

기술이전 관련 협의는 GIST 기술사업화센터([email protected])로 문의하면 된다.


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