연구성과

신소재 정운룡 교수-화학 박수진 교수 공동연구팀, 늘어나는 배터리, 늘어나는 회로와 만나다

2020-10-27 318

[늘어나는 배터리로 작동되는 독립형 전자 장치 개발]

<스파이더맨>, <토르>, <카멜리칸> 등 마블 영화에서 눈길을 끄는 것은 뭐니 뭐니 해도 주인공의 화려한 액션이다. 조금 면밀히 살펴보면, 이런 화려한 액션은 역시 ‘옷빨’이다. 몸에 딱 붙어서 힘을 강화하거나 전기를 발생시키기도 하고, 총알을 막아내기도 한다. 그렇다면 특별한 기능을 가진 전자기기가 영화 속 히어로의 특별한 옷처럼 접었다 폈다, 늘어났다 줄어들었다 할 수 있을까?

신소재공학과 정운룡 교수, 통합과정 공민식씨 연구팀과 화학과 박수진 교수, 송우진 박사(현.충남대학교 유기재료공학과 교수) 연구팀이 늘어나는 배터리를 바탕으로 늘어나는(스트레쳐블) 전자기기의 플랫폼을 제작하는 데 성공했다. 이 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 최근 소개됐다.

늘어났다 줄어들었다 하는 성질을 가진 연신성 전자 소자는 웨어러블 기기나 신체 이식형 의료 기기의 핵심 기술이다. 하지만, 연신성 소자에서 유연성이 있는 배터리와 형태를 변형할 수 있는 연신성 인쇄 회로 기판(SPCB)을 결합한 전자 장치는 아직까지 실현되지 않았다.

연구팀은 고무줄처럼 늘어나는 배터리가 들어가는 스트레쳐블 전자 장치를 제안했다. 연신성 배터리를 기판으로 사용하고 그 위에 회로를 인쇄한 다음, 비아 홀*1을 통해 연결했다.

제작된 연신성 인쇄 회로 기판(SPCB)을 물속에서 125% 변형을 가해 LED의 작동을 시연한 결과 극심한 물리적 변형에도 안정적인 전기적 성능을 유지했으며, 방수 기능도 확인됐다.

이번 연구는 과거에는 외부의 크고 딱딱한 전원 장치들을 분리해 연결했던 회로와 배터리를 모두 얇은 필름 형태로 제작하고 통합할 수 있음을 증명했다. 또, 잡아당기면 늘어나는 유연성을 가진 회로와 배터리를 제작하는 것을 넘어, 이를 통합한 전자 장치를 실현해 ‘스파이더맨’의 옷처럼 입는 전자장치의 가능성도 선보였다.

한편, 이번 연구는 원천기술개발사업, 글로벌프런티어사업, 이공분야기초연구사업, 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.
 


1. 비아 홀(via hall)
인쇄 회로판에서 외부 회로와 내부 또는 앞면과 뒷면의 회로를 연결하는 통로