전북대학교는 김태욱 교수 연구팀이 늘어나고 구부러지는 환경에서도 안정적인 전기적 성능을 유지하는 전도성 소재를 개발했다고 밝혔다.

이번 연구는 서울대와 미국 일리노이대 어바나-샴페인(UIUC)과의 공동 연구로 진행됐다. 연구 성과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’에 게재됐으며 표지논문으로 선정됐다.

웨어러블 기기와 전자피부 기술 발전에 따라 변형 환경에서도 성능을 유지하는 소재 수요가 커지고 있지만, 기존 전도성 필름은 변형 방향에 따라 성능이 달라지는 한계가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 2차원 은 나노시트 기반의 새로운 조립 구조를 제안했다. 나노시트 간 접촉을 면 대 면 형태로 유도해 접촉 면적을 넓히고, 변형 상황에서도 전기적 연결이 유지되도록 설계했다.

해당 기술을 적용한 소재는 약 11만5000 S/cm 수준의 전도도와 50% 이상의 신축성을 동시에 확보했다. 또 235나노미터 두께에서도 방향과 관계없이 균일한 전기적 특성을 나타냈다.

연구팀은 시뮬레이션을 통해 나노시트 배열 구조 형성 원리를 규명하고, 이를 바탕으로 소재 설계 이론도 제시했다.

또 개발된 소재를 활용해 초박형 전자피부를 제작한 결과, 압력 감지와 위치 인식이 가능한 센서로 활용 가능성을 확인했다.

김태욱 교수는 “변형 환경에서도 안정적으로 작동하는 전자소자 구현 기술”이라며 “차세대 유연 전자소자 핵심 소재로 활용 가능성이 있다”고 밝혔다.

이번 연구는 기초과학연구원과 과학기술정보통신부, 한국연구재단, 미국 국립과학재단 등의 지원을 받아 수행됐다.