과학기술정보통신부는 광주과학기술원 (GIST) 신소재공학부 고흥조 교수 연구팀이 ‘울퉁불퉁한 표면에도 전자소자를 붙일 수 있는 전사(轉寫)인쇄 기술’을 개발했다고 3일 밝혔다.

전사인쇄는 고성능·고집적 전자소자를 울퉁불퉁한 표면에 올릴 수 있는 기술이다. 기존에는 신체, 의류, 사물 등 다양한 표면과 돌멩이와 같은 자연물은 표면이 고르지 않아 전자소자를 제작하거나 붙이기가 힘들었다.

이에 고흥조 교수팀 연구진은 울퉁불퉁한 표면에서도 자유롭게 붙일 수 있는 전자소자를 개발하기 위해 기판 아랫면에 튜브형 나노 섬모 구조체를 도입했다.

튜브형 나노 섬모는 전사인쇄 후 표면 굴곡에 맞춰 납작하게 달라붙는 특징이 있어 넓은 접촉 면적을 만드는 특징이 있다. 이로 인해 연구진들은 전자소자와 표면 사이 접착력을 크게 높일 수 있다는 점을 활용했다.

더 나아가 연구진은 소자 주변에 ‘필름형 마이크로 섬모와 튜브형 나노 섬모로 이뤄진 계층 구조’를 형성했다. 이는 더 다양한 표면에 전사인쇄를 가능하도록 했다.

접착방법도 물을 사용해 붙이는 수전사 방식으로 간단한 편이다. 울퉁불퉁한 표면에 전자소자를 전사인쇄 할 때 물에 띄운 채 옮기는 방식이다.

수전사 후 물이 마르는 과정에서 튜브형 나노 섬모와 울퉁불퉁한 표면 사이에서 모세관 현상이 발생하는데, 모세관 현상은 튜브형 나노 섬모가 납작해지기 위한 충분한 힘을 제공해준다. 따라서 울퉁불퉁한 표면의 굴곡을 따라 납작해지기 때문에 표면 거칠기 정도나 방향에 제약을 받지 않게 되며 증가된 표면적은 전자소자와 울퉁불퉁한 표면과의 계면 접착력을 향상시키게 된다.

연구진은 이 기술을 이용하면 자연 환경의 다양한 사물 및 동식물에 친환경적으로 전자소자를 부착해 사물인터넷과 빅데이터를 연계할 수 있어 미래 사회의 핵심 플랫폼 기술이 될 것으로 기대하고 있다.

고흥조 교수는 “이번 성과는 고성능 전사소자를 계란이나 돌멩이 등 다양한 표면에 접착 가능케 하는 기술”이라며 “농축산물의 영양 모니터링 및 자연환경 모니터링 등 다양한 분야에 활용될 것”이라고 밝혔다.