그림 그리듯 ‘전자회로’ 만든다… 종이·유리·나뭇잎으로 회로 제작

KAIST, 액체금속 파우더 기반 전자소재 기술 개발 붓이나 손가락으로 누르면 내부 금속 연결 전기 흘러 회로 재질 제약 없고, 재활용 가능… 성능 및 내구성 탁월 종이나 나뭇잎 위에 연필로 선을 그리듯 다양한 표면 위에 전자회로를 만들 수 있는 소재 기술이 개발됐다. 별도의 복잡한 장비 없이 다양한 표면 위에 정밀한 회로를 만들 수 있어 웨어러블 헬스케어, 소프트 로보틱스, 유연 전자소자 등 차세대 전자기기 분야에 널리 활용될 전망이다. KAIST는 박인규 기계공학과 석좌교수 연구팀이 김혜진 한국전자통신연구원(ETRI) 박사팀과 공동으로 원하는 표면 위에 직접 전자회로를 그릴 수 있는 액체금속 파우더 기반 전자 소재 기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 액체금속은 금속 수준의 높은 전기전도도를 가지면서 액체처럼 변형할 수 있어 차세대 유연·신축 전자의 핵심 소재로 주목받고 있다. 하지만 표면장력이 매우 크고, 잘 퍼지지 않는 젖음성 문제 때문에 원하는 위치에 정밀하게 회로를 만들기 어렵고 쉽게 번지거나 뭉치는 문제가 있다. 이 때문에 별도의 표면 처리나 추가 공정이 필요해 활용에 제약이 있다. 연구팀은 액체금속을 미세한 가루(파우더)로 만들어 기존에 지닌 문제를 해결했다. 이 파우더는 액체금속 입자를 얇은 산화막이 감싸고 있어 평소에는 전기가 통하지 않지만, 붓으로 문지르거나 손가락으로 누르는 등 가벼운 물리적 자극을 주면 산화막이 깨지면서 내부 금속이 서로 연결돼 전기가 흐른다. 기존 액체금속의 번짐과 정밀 패터닝 어려움을 극복할 수 있는 기술로 주목받는 이유다. 특히 별도의 열처리 없이도 종이, 유리, 플라스틱뿐 아니라 섬유나 나뭇잎 등 다양한 표면에 전자회로를 안정적으로 제작할 수 있다. 사용이 끝난 회로는 물에 녹여 분해한 뒤 간단한 화학 처리를 통해 액체금속을 다시 회수해 파우더 형태를 만들어 재사용할 수 있다. 전자폐기물 발생을 줄이는 친환경 전자기기 기술로 활용할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 성능도 안정적이어서 상온에서 1년 이상 보관하고, 수만 번 굽히거나 비틀어도 회로가 끊어지지 않는다. 박인규 KAIST 교수는 "전자회로 제작을 그림 그리듯 직관적으로 만들 수 있고 재활용까지 가능하다는 점에서 의미가 크다"며 "입는 컴퓨터나 형태가 변하는 IoT 시스템 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대한다"고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈' 지난해 12월 9일 온라인에 실렸으며, 연구 우수성을 인정받아 뒷면 표지 논문으로 선정됐다. 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr