용액 공정 기반 광경화 기술로 신축성 확보·사용 후 자연 분해…의료·웨어러블 활용 기대
고려대학교 KU‑KIST 융합대학원 황석원 교수 연구팀이 저비용·대면적 제조가 가능한 용액 공정과 광경화(photo‑curable) 기술을 도입해 유연하면서도 사용 후 자연 분해되는 전자시스템을 구현했다고 10월 15일 밝혔다.
연구 결과는 국제 학술지 Nature Communications 온라인판에 게재됐다.
기존 분해성 전자기기는 주로 실리콘·마그네슘·아연 등 무기 재료에 의존해 고온·고비용 공정과 기계적 취약성이라는 한계가 있었다.
특히 굴곡진 표면이나 신축성이 요구되는 환경에서는 사용에 제약이 컸다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 액상 상태의 재료를 용액으로 다루는 저온 용액 공정과 빛으로 경화시키는 광경화 기술을 결합했다.
연구에 따르면, 이 접근법은 대면적 제조가 가능하고 복잡한 장비 없이도 다층 회로의 정밀 적층을 실현할 수 있다.
제작된 전자시스템은 신축·굴곡 상황에서도 전기적 성능을 안정적으로 유지하며, 사용 후 자연 분해되어 잔여물이 남지 않는 특성을 보였다. 이로써 제거 수술이 필요 없는 의료용 임플란트, 회수 비용을 낮춘 환경 센서, 일회용 또는 단기간 사용을 전제로 하는 웨어러블 기기 등 친환경 전자기기로의 응용 가능성이 높아졌다.
황석원 교수는 “이번 연구는 기존 생분해성 전자기기의 한계를 넘어 유연성·신축성·제조 용이성을 동시에 확보했다”며 “환경 모니터링, 웨어러블 디바이스, 의료용 임플란트 등으로 확장할 수 있을 것”이라고 말했다.
연구 지원과 의의 이번 연구는 한국연구재단 개인기초연구 중견후속사업 및 STEAM 연구사업(미래유망융합기술파이오니어)의 지원을 받아 수행됐다.
학계에서는 저온·용액 기반의 광경화 공정을 통해 대면적·저비용 제조가 가능해진 점을 높이 평가하며, 차세대 일회용 전자기기와 친환경 의료기기 분야에서 실용화 잠재력이 크다고 평가한다.
앞으로는 인체 적용을 위한 생체적합성·분해산물 안전성 평가, 장기간 기기 신뢰성 검증, 대량생산 시 공정 균일성 확보, 상업화 비용 분석 등이 후속 과제로 남아 있다. 연구팀은 이러한 검증 단계를 거쳐 실제 제품화와 산업적 확산을 추진할 계획이다.
참고 논문: Solution‑processable and photo‑curable system for low‑cost and scalable transient electronics. Nature Communications.