3D 프린터로 `휘어지는 곡면 전자회로` 찍어낸다

국내 연구진이 0.001㎜ 수준의 초미세 무늬를 찍어내는 3D 프린팅 기술을 개발했다. 이 기술을 이용하면 3D 프린터로 금속이나 반도체, 디스플레이용 발광 물질 등을 쉽게 찍어내는 것은 물론, 구부러진 플라스틱 기판에도 전자회로를 구현할 수 있다.

박장웅 울산과학기술대학교(UNIST) 신소재공학부 교수팀은 '웨어러블 전자회로용 상온 고해상도 3D 프린팅 기술'을 개발했다고 23일 밝혔다.

기존 3D 프린터는 0.1~0.01㎜ 이하 수준의 미세 가공이 불가능해 전자회로 분야에 적용이 어려웠다. 또 3D 프린팅 공정이 고온에서 진행되기 때문에 금속이나 반도체 등 전자회로용 재료를 소화할 수 없었다.

박 교수팀은 3D 프린터의 해상도를 0.001㎜ 수준까지 높인 3D e-jet 프린팅(3D electro hydrodynamic inkjet printing) 기술로 이러한 한계를 극복했다. 이 장비는 미세 노즐에서 분사된 잉크 방울이 기판에 닿기 전에 마르도록 설계됐다. 이 때문에 인쇄된 잉크가 기판에 퍼지지 않고 차곡차곡 쌓이면서 수백 나노미터(㎚)의 3차원 패턴을 구현할 수 있다. 두께가 적혈구 하나보다 작은 미세한 기둥까지 만들 수 있는 수준이다.

또 프린팅이 상온에서 이뤄져 활용할 수 있는 재료의 폭도 넓어졌다. 기존 3D 프린터는 고온 공정이 필요해 100℃에서 쉽게 녹는 플라스틱 기판을 사용할 수 없었지만 3D e-jet 프린팅 기술은 상온에서 섬유나 플라스틱 기판 위에 3차원 전자회로를 인쇄할 수 있다. 피부에 부착 가능한 웨어러블 전자회로 제작도 가능하다.

박 교수는 "기존 반도체 공정 등에서 미세 패턴을 제작하던 방식으로 구현하기 어려웠던 3D 패턴을 고해상도로 제작할 수 있는 기술"이라고 말했다.

연구성과는 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)' 23일자 온라인 판에 게재됐다.

백나영기자 100na@dt.co.kr