부산대학교(총장 최재원)는 광메카트로닉스공학과 이건희 교수와 서울대학교 첨단융합공학과 박성준 교수 연구팀이 공동연구를 통해, 인쇄 공정 과정에서 전기를 흐르게 하는 도전성 형성과 전기를 차단하는 절연 포장을 동시에 구현할 수 있는 신축성 회로 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

이번 기술은 ‘리간드’라는 특수 분자가 결합된 액체금속입자를 기반으로 하는데, 별도의 활성화나 캡슐화 과정 없이 안정적인 신축성 전도체를 제작할 수 있다는 점에서 기존 회로 공정 대비 공정 간소화와 기능성을 동시에 달성했다는 평가를 받는다.

향후 웨어러블 전자 시스템, 재활 모니터링, 신경 자극 등 다양한 분야에 적용이 가능할 것으로 전망된다.

실제로 연구팀은 온도 센서 및 심박 측정(PPG) 기능이 통합된 다층 구조의 신축성 회로를 제작해, 피부 부착 상태에서도 정확한 생체 신호 측정이 가능함을 확인했다.

또 연구팀은 전도성 고분자와 이번에 개발한 액체금속입자를 조합한 신축성 전극(PLE)을 제작했다. 이 전극은 피부에 직접 붙일 수 있을 정도로 부드럽고 잘 늘어나기 때문에, 웨어러블 바이오 센서나 건강 모니터링 기기 같은 분야에도 활용할 수 있다.

나아가 이 전극을 이용해 마우스 좌골신경을 자극하는 실험도 수행해, 60㎷의 낮은 전압에서도 다리 움직임을 유도하는 등 신경 자극용 임플란트 전극으로서의 가능성도 확인했다.

이번 연구는 이건희 부산대 교수와 서현엽 카이스트 연구원이 공동 제1저자, 서울대 강지형 교수와 박성준 교수가 교신저자로 수행해 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 5월 28일자에 게재됐다.

이건희 부산대 교수는 “유연 전극을 효율적으로 프린팅 할 수 있는 새로운 방법을 제시한 의미 있는 결과”라며 “프린팅을 통해 고무처럼 부드러운 전자소자를 제작해 헬스케어 시스템, 임플란터블 전자소자 및 유연 로봇에 핵심적으로 사용될 수 있을 것”이라고 말했다.