나무뿌리에서 영감 얻다 늘어나는 전자 기판
나무뿌리에서 영감 얻다 늘어나는 전자 기판
국내 연구진이 나무뿌리의 구조를 모방해 최대 700%까지 늘어나는 전자 기판을 개발했다.
스마트 저항 밴드와 스트레처블 발광 다이오드 LED 디스플레이 태양 전지와 같이 늘어나는 전자 제품의 상용화를 앞당길 것으로 보인다.
박인규 한국과학기술원 KAIST 기계공학과 교수 연구진은 한국전자통신연구원 ETRI와 공동 연구를 통해 스트레처블 전자 제품 개발에서
기존의 한계를 극복한 생체 모사 인터페이스 설계 Bioinspired Interfacial Engineered Flexible Island BIEFI를 개발했다고 6일 밝혔다.
연구 결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈 Nature Communications 온라인판에 지난 4일 게재됐다.
연구진은 나무뿌리의 중심이 되는 주 뿌리 primary roots와 보조 뿌리 secondary roots 구조를 설계에 적용해 응력을 분산시키고 기계적 맞물림을 통해 두 기판 사이의 강력한 접착력을 구현했다.
이 구조에서 주 뿌리는 응력을 효과적으로 분산시키며 인터페이스의 균열을 지연시키는 역할을 한다.
보조 뿌리는 기판 사이의 접착력을 강화하고 변형 중에도 인터페이스의 안정성을 유지하도록 돕는다.
이러한 설계를 바탕으로 다양한 변형 상황에서도 높은 기계적 신뢰성과 소자의 성능을 유지할 수 있다.
이를 통해 연구진은 최대 700%까지 늘어나면서 1000회 이상의 물리적 변형 시도에도 안정적인 구조를 설계했다.
이 기술은 실시간으로 운동 데이터를 측정할 수 있는 스마트 저항 밴드에 적용해 사용자의 운동 강도와 균형을 분석할 수 있고 다양한 피트니스 활동에도 적용할 수 있다.
또 이를 바탕으로 한 스트레처블 LED 디스플레이 태양 전지는 늘림 구부림 비틀림 등 여러 변형에도 안정적으로 작동할 수 있다.
박인규 교수는 이러한 생체 모사형 설계가
차세대 전자 기술을 위한 새로운 표준이 될 수 있으며 앞으로 인터페이스
설계의 최적화와 접착력 향상 더욱 복잡한 뿌리 구조 모방 등을 통해 기술을 발전시켜 나갈 계획이라고 밝혔다.
생체 모사 인터페이스 설계인 Bioinspired Interfacial Engineered Flexible Island (BIEFI)의 응용 분야는 매우 다양합니다.
이 기술은 여러 환경에서도 뛰어난 성능을 유지할 수 있도록 설계되었으며, 다음과 같은 주요 응용 분야가 있습니다:
응용 분야
스마트 웨어러블 기기: 헬스케어 및 피트니스 모니터링을 위한 웨어러블 기기에서 사용될 수 있습니다.
이 기기는 신체의 생리적 데이터를 실시간으로 수집하고 분석하는 데 유용합니다
스트레처블 디스플레이: 유연하고 늘어나는 디스플레이 기술에 적용되어, 다양한 형태의 전자 제품에 통합될 수 있습니다
스마트 저항 밴드: 운동 중 신체의 상태를 모니터링할 수 있는 저항 밴드에 적용될 수 있습니다
태양전지: 에너지 수확을 위한 태양전지 기술에도 활용될 수 있으며, 이는 지속 가능한 에너지 솔루션을 제공하는 데 기여할 수 있습니다
이러한 응용 분야들은 BIEFI 기술이 기존 전자 소재의 한계를 극복하고, 다양한 차세대 전자 제품에 적용될 수 있는 가능성을 보여줍니다.
이 기술은 앞으로도 더욱 발전하여 다양한 산업에 기여할 것으로 기대됩니다.
