한양대, 세계 최초 신축성 기판소재 개발

국내 연구진이 세계 최초로 고무처럼 늘어나면서 무선통신 성능을 유지하는 차세대 기판 소재를 개발하는 데 성공했다.

한양대학교는 최근 융합전자공학부·전기생체공학부 공동연구팀을 통해 여러 방향으로 휘는 등 형태가 바뀌어도 무선통신과 같은 회로 성능을 유지하는 ‘전자피부’를 개발했다고 23일 밝혔다.

특히 해당 개발 성과는 국제학술지 ‘네이처’에 발표되었으며, 과학기술정보통신부는 해당 기술을 통해 신축성 웨어러블 기기에 무선통신을 적용할 수 있을 것으로 기대했다.

현재 전자피부 기반 웨어러블 기기는 의료와 건강관리 등의 분야에 시범적으로 도입됐는데, 외부와 통신 및 전력 전송을 위한 ‘무선 주파수’ 소자와 회로가 핵심 부품으로 사용된다.

그러나 기존 소자는 늘어나거나 구부러지는 등 형태가 변하면 주파수 대역이 바뀌면서 통신이 끊기거나 전력 충전 효율이 급감하는 한계점이 존재했다.

이에 공동연구팀은 신축성을 가진 고무 재질 소재에 세라믹 나노입자를 투입해 기판 내부에서 나노입자를 뭉치며 조립하는 공정으로 신축성 기판을 새로 개발했다.

한양대학교 공동연구진이 개발한 신축성 무선통신 기판 [한양대학교 제공]

고무 안에 박힌 수백㎛(마이크로미터) 크기의 구형 세라믹 나노입자는 기판이 휘면 함께 찌그러지면서 기판의 전기장을 변화시킨다.

연구진은 이를 통해 기존 회로가 휘어질 때 발생하는 전기장 변화와 세라믹으로 인한 전기장 변화를 정밀하게 상쇄함으로써 주파수 변화를 막았다고 밝혔다.

또 해당 기판은 방향과 상관없이 30%까지 늘어나도 성능을 유지하고 발열도 최소화했으며, 전자피부는 최장 90m까지도 무선통신이 가능하다.

연구진은 나노 세라믹 전자피부를 통해 기존에 측정이 어려웠던 뇌파나 신체 움직임, 피부온도 등 인체 신호의 원거리 측정 및 전송이 가능해졌다고 밝혔다.

한양대학교 정예환 교수는 "신소재 기판은 무선 기능이 필요한 다양한 신축성 시스템에 적용될 것"이라고 말했다.

또 "현재는 차세대 통신 기술인 6G 이동통신 기능을 탑재한 신축성 무선 웨어러블 기기 개발에 착수했다"라고 덧붙였다.