[녹색경제신문 = 이지웅 기자] 박인규 카이스트 기계공학과 교수 연구팀이 한국전자통신연구원(ETRI)과 공동연구를 통해 ‘생체 모사 인터페이스 설계(Bioinspired Interfacial Engineered Flexible Island)’를 개발했다.

이번 연구는 생체 모사 인터페이스 설계를 기반으로 전자 제품의 유연성 및 신축성과 기계적 내구성을 동시에 극대화하는 데 성공했다.

연구진은 주 뿌리(primary roots)와 보조 뿌리(secondary roots) 구조를 설계에 적용해 응력을 분산시키고, 기계적 인터로킹(interlocking)을 통해 두 기판 사이의 강력한 접착력을 구현했다.

이 구조에서 주 뿌리는 응력을 효과적으로 분산시키며 인터페이스 균열을 지연시킨다. 보조 뿌리는 기판 사이의 접착력을 강화하고 변형 중에도 인터페이스의 안정성을 유지하도록 돕는다. 이러한 설계는 다양한 변형 상황에서도 높은 기계적 신뢰성과 소자의 성능을 제공한다.

이를 통해 연구팀은 최대 700%까지 늘어나는 신축성을 확보하고 1천회 이상의 물리적 변형 시도에도 안정적인 구조를 설계하는데 성공했다. 

이 기술은 다양한 물리적 변형에도 견딜 수 있도록 설계됐다. 반복적인 변형에도 긴 사용 수명을 제공할 수 있다.

해당 기술은 실시간으로 운동 데이터를 측정할 수 있는 스마트 저항 밴드에서 적용돼 사용자의 운동 강도와 균형을 정밀하게 분석할 수 있으며, 이를 다양한 피트니스 활동에 적용할 수 있다.

또한 스트레처블 LED 디스플레이는 늘림, 구부림, 비틀림 등 여러 변형에도 안정적으로 작동하기 때문에 차세대 유연 디스플레이 기술의 가능성을 보인다. 더불어 유연한 태양 전지는 에너지를 저장하고 LED를 구동하는 데 성공하면서 에너지 하베스팅과 저장 장치로서의 잠재력을 입증했다.

박인규 교수는 “이러한 생체 모사형 설계가 차세대 전자 기술을 위한 새로운 표준이 될 수 있다”며 앞으로 인터페이스 설계의 최적화와 접착력 향상, 더욱 복잡한 뿌리 구조 모방 등을 통해 기술을 발전시켜 나갈 계획”이라 밝혔다.

이번 연구는 굴 오스만(Osman Gul) 카이스트 기계공학과 박사과정이 제1 저자로 참여했으며, KAIST의 박인규 교수, 김택수 교수와 ETRI의 김혜진 박사가 연구를 총괄했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 한국연구재단 중견연구자지원사업 및 정보통신기획평가원(IITP)의 지원을 받아 수행됐다.