[파이낸셜뉴스] 온도에 따라 딱딱함과 부드러움을 자유자재로 전환할 수 있는 ‘액체금속 전자잉크’가 개발됐다. 다목적 전자기기나 의료기술, 로봇에 사용이 가능할 전망이다. 5일 KAIST(한국과학기술원)에 따르면 KAIST 전기및전자공학부 정재웅 교수 연구팀이 서울대 박성준 교수 연구팀, KAIST 신소재공학과 스티브 박 교수 연구팀과 공동연구를 통해, 상온에서 마이크로 스케일(머리카락보다 얇은 구조)의 미세 선폭 회로 인쇄가 가능하고 온도에 따라 딱딱함과 부드러움을 자유자재로 조절할 수 있는 액체금속 전자잉크를 개발했다. 연구팀이 개발한 전자잉크는 정밀한 인쇄가 가능한 물성과 우수한 전기전도성을 동시에 갖추고 있으며, 딱딱함과 부드러움을 자유자재로 조절할 수 있는 전자소자를 상온에서 정밀 제작할 수 있는 획기적인 기술이다. 이 전자잉크는 상용 인쇄회로 기판(PCB) 수준의 복잡한 고해상도 다층 회로 인쇄가 가능하며, 완성된 전자기기는 온도에 반응해 딱딱한 형태를 유연하게 변화시킬 수 있다. 특히 개발된 전자잉크는 플라스틱처럼 딱딱한 상태에서 고무처럼 말랑한 상태까지 자유자재로 변할 수 있다. 또 스크린 프린팅, 딥 코팅 등 기존 인쇄 방법들과 호환돼 고해상 대면적 회로 제작은 물론 복잡한 3차원 형태의 다양한 전자기기 제작을 가능하게 한다. 연구팀은 이 기술을 활용해 평상시에는 딱딱한 휴대용 전자기기로 사용하다가 몸에 착용하면 부드러운 웨어러블 헬스케어 기기로 변환되는 가변형 다목적 기기를 개발했다. 뿐만 아니라, 수술 시에는 딱딱한 상태로 정밀한 조작과 뇌 삽입이 가능하지만 뇌 조직 내에서는 부드럽게 변해 조직 내 염증반응을 최소화하는 뇌 탐침을 구현함으로써 이식용 소자로서의 활용 가능성도 입증했다. 정재웅 교수는 “전자 잉크 용매의 산성도 조절을 통해 갈륨 입자들을 전기·기계적 연결하는 독창적 기술로 액체금속 프린팅의 고질적인 문제를 해결하고 상온에서 초정밀 고해상 회로 제작을 가능하게 한 것이 이번 연구의 핵심”이라며 “하나의 기기가 상황에 따라 딱딱한 상태와 부드러운 상태로 자유자재로 변환될 수 있어 다목적 전자기기, 의료 기술, 로봇 분야 등에서 다양한 응용이 가능할 것”이라고 말했다. KAIST 전기및전자공학부 이시목 박사과정 학생과 부산대 이건희 교수가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 5월 30일 게재됐다. jiany@fnnews.com 연지안 기자

한국과학기술원(KAIST) 정재웅·스티브박 교수팀이 체온만으로도 부드러워지는 3차원(3D) 프린터용 액체금속 잉크를 개발했다. 이 액체금속 잉크는 체온에 따라 부드럽게 변할 수 있는 특징으로 차세대 웨어러블 및 임플란터블 기기, 의료기기, 로보틱스 등 다양한 분야에 활용될 전망이다. 6일 KAIST에 따르면 이 전자 잉크의 핵심 소재인 갈륨은 금속임에도 불구하고 29.76도에서 녹는 점을 가져 쉽게 고체와 액체 간의 상태 변화가 가능하고 뛰어난 전기전도성과 무독성을 가진다. 연구진은 이를 주목하고 액체금속 갈륨을 기반으로 전자잉크를 개발했다. 최근 웨어러블 및 임플란터블 생체 소자와 소프트 로보틱스 분야에서는 부드러운 사람 피부나 조직에 적용돼 건강 상태를 모니터링하고 질환을 치료하는 기술이 활발히 연구되고 있다. 기존 의료기기의 경우, 딱딱한 형태의 의료기기는 부드러운 피부와의 강성도 차이로 인해 피부 부착 시 불편함을 야기하거나 조직 삽입 시 염증 반응을 유발할 수 있다. 또 피부처럼 부드러운 유연한 의료기기는 피부나 조직에 적용 시 우리 몸의 일부처럼 이질감 없이 사용될 수 있지만, 부드러운 특성으로 인해 정교한 핸들링을 어렵게 한다. 반면, 이 전자잉크는 3D 프린팅을 활용해 사용자 맞춤형 전자소자를 쉽게 만들 수 있다. 실제 이 전자잉크로 초박막 광 혈류측정 전자 피부센서와 무선 광전자 임플란트 장치를 만들었다. 연구진은 "이 기기들은 25도에서는 딱딱해 다루기 쉽다"고 설명했다. 반면, 체온인 36.7도에서는 부드럽게 변환돼 피부나 조직에 적용 시 기계적 스트레스를 주지 않고 조직 변형에 순응하며 안정적으로 동작했다. 또 사용 후 몸에서 떼어내면 다시 딱딱한 형태로 변형될 수 있어 재사용이 쉽다. 정재웅 교수는 "체온에 반응해 강성을 변환할 수 있고 고해상도 프린팅이 가능한 전자잉크는 기계적 특성 변환을 필요로 하는 다목적 전자기기, 센서, 로봇 기술뿐만 아니라 의료 기기 분야에서 고정된 형태를 갖는 기존 전자기기의 한계를 극복해 다양한 새로운 가능성을 열 수 있을 것"이라고 말했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 3D프린터용 액체금속 잉크를 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'에 발표했다. 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST) 정재웅·스티브박 교수팀이 체온만으로도 부드러워지는 3차원(3D) 프린터용 액체금속 잉크를 개발했다. 이 액체금속 잉크는 체온에 따라 부드럽게 변할 수 있는 특징으로 차세대 웨어러블 및 임플란터블 기기, 의료기기, 로보틱스 등 다양한 분야에 활용될 전망이다. 6일 KAIST에 따르면 이 전자 잉크의 핵심 소재인 갈륨은 금속임에도 불구하고 29.76도에서 녹는 점을 가져 쉽게 고체와 액체 간의 상태 변화가 가능하고 뛰어난 전기전도성과 무독성을 가진다. 연구진은 이를 주목하고 액체금속 갈륨을 기반으로 전자잉크를 개발했다. 최근 웨어러블 및 임플란터블 생체 소자와 소프트 로보틱스 분야에서는 부드러운 사람 피부나 조직에 적용돼 건강 상태를 모니터링하고 질환을 치료하는 기술이 활발히 연구되고 있다. 기존 의료기기의 경우, 딱딱한 형태의 의료기기는 부드러운 피부와의 강성도 차이로 인해 피부 부착 시 불편함을 야기하거나 조직 삽입 시 염증 반응을 유발할 수 있다. 또 피부처럼 부드러운 유연한 의료기기는 피부나 조직에 적용 시 우리 몸의 일부처럼 이질감 없이 사용될 수 있지만, 부드러운 특성으로 인해 정교한 핸들링을 어렵게 한다. 반면, 이 전자잉크는 3D 프린팅을 활용해 사용자 맞춤형 전자소자를 쉽게 만들 수 있다. 실제, 이 전자잉크로 초박막 광 혈류측정 전자 피부센서와 무선 광전자 임플란트 장치를 만들었다. 연구진은 "이 기기들은 25도에서는 딱딱해 다루기 쉽다"고 설명했다. 반면, 체온인 36.7도에서는 부드럽게 변환돼 피부나 조직에 적용 시 기계적 스트레스를 주지 않고 조직 변형에 순응하며 안정적으로 동작했다. 또 사용 후 몸에서 떼어내면 다시 딱딱한 형태로 변형될 수 있어 재사용이 쉽다. 정재웅 교수는 "체온에 반응해 강성을 변환할 수 있고 고해상도 프린팅이 가능한 전자잉크는 기계적 특성 변환을 필요로 하는 다목적 전자기기, 센서, 로봇 기술뿐만 아니라 의료 기기 분야에서 고정된 형태를 갖는 기존 전자기기의 한계를 극복해 다양한 새로운 가능성을 열 수 있을 것"이라고 말했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 3D프린터용 액체금속 잉크를 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자