▲ 튜브형 나노 섬모를 이용해 계란 껍데기 표면에 부착된 금속저항 기반 온도센서(왼쪽)와 오븐 속에서 튜브형 나노 섬모가 있는 온도센서와 상용 온도센서의 온도 변화 그래프(오른쪽). 계란 껍데기에 부착된 온도센서는 겉에서도 계란 내부의 실시간 온도를 정확히 파악할 수 있어 비파괴적 온도 모니터링이 가능함을 보여준다.

돌멩이와 같은 울퉁불퉁한 표면에 붙일 수 있는 전자소자가 개발돼 농축산물 영양 모니터링, 자연환경 모니터링 등 다양한 분야에서 활용이 기대되고 있다.

과학기술정보통신부(장관 유영민)는 광주과학기술원(GIST, 총장 김기선) 신소재공학부 고흥조 교수 연구팀이 ‘울퉁불퉁한 표면에도 전자소자를 붙일 수 있는 전사(轉寫)인쇄 기술’을 개발했다고 3일 밝혔다.

정건영 교수팀과 공동 연구로 진행된 이 성과는 나노과학 분야 저명 학술지인 ‘ACS Nano’ 에 9월3일 자로 온라인 게재됐다.

자연물을 비롯한 대부분의 사물 표면은 대체로 평평하지 않아 고성능·고집적 전자소자를 제작하거나 붙이기 어렵다.

돌멩이나 나뭇잎, 계란 껍데기 등 환경이나 생체친화적인 물체에 전자소자를 붙일 때는 화학물질의 사용을 최소화해야 한다.

고흥조 교수팀은 울퉁불퉁한 표면에도 자유롭게 붙일 수 있는 전자소자를 위해 기판 아랫면에 튜브형 나노 섬모 구조체를 도입했다.

튜브형 나노 섬모는 전사인쇄 후 표면 굴곡에 맞춰 납작하게 달라붙는 특징이 있어 넓은 접촉 면적을 만들며, 전자소자와 표면 사이 접착력을 크게 높일 수 있었다.

더 나아가 소자 주변에 ‘필름형 마이크로 섬모와 튜브형 나노 섬모로 이뤄진 계층 구조(이하 마이크로-나노 섬모 계층 구조)’를 형성했다. 이는 더 다양한 표면에 전사인쇄를 가능하도록 했다.

튜브형 폴리이미드 나노 섬모는 고흥조 교수팀과 정건영 교수팀이 양극 산화 알루미늄을 틀로 사용해 형성할 수 있었다.

마이크로-나노 섬모 계층 구조는 일정한 무늬로 양극산화가 이뤄진 다공성 양극산화 알루미늄을 틀로 사용해 제작했다. 이 구조가 있는 폴리이미드 박막 기판에 고성능 전자소자를 장착한 후 전사인쇄 공정을 진행하면 울퉁불퉁한 표면에 전자소자를 친환경적·생체친화적으로 붙일 수 있다.

고흥조 교수는 “이번 성과는 고성능 전사소자를 계란이나 돌멩이 등 다양한 표면에 접착 가능케 하는 기술”이라며 “농축산물의 영양 모니터링 및 자연환경 모니터링 등 다양한 분야에 활용될 것”이라고 기대했다.