공지사항
정재영 동문, 웨어러블 디바이스 개발 위한 '게코프린팅' 기술 개발
작성자
관리자
작성일
2023-01-27 10:42
조회
752
웨어러블 디바이스 개발 위한
<게코프린팅> 기술 개발
- 게코 도마뱀의 발바닥에서 채취한 섬모 활용, 전자소자 옮겨 붙이기 성공- 옷‧피부 등에 붙이는 전자소자 및 휘어지는 전자기기 제작에 활용 가능
- GIST 이종호 교수팀, Journal of the Royal Society Interface 논문 게재
![](https://alumni.gist.ac.kr/wp-content/uploads/kboard_attached/1/202301/63d32b2ef3c4b5617489.png)
□ 국내 연구팀이 접착력 조절 기능이 뛰어난 게코 도마뱀* 발바닥의 섬모(纖毛)를 전사 공정*에 활용해 박막 전자소자를 옷이나 피부 등에 손쉽게 붙일 수 있는 기술을 개발했다. ‘게코프린팅(Geckoprinting)’으로 명명된 이 방법은 고온‧고압‧접착제 등이 필요하던 기존 전사 공정의 한계를 극복하고 유연성 전자기기, 고성능 웨어러블 디바이스 상용화에 기여할 것으로 기대된다.
*게코 도마뱀 : 발바닥에 나노 크기의 미세한 털이 수없이 많은 도마뱀. 유리나 천장에 거꾸로 매달릴 만큼 접착력이 강하면서도 쉽게 떨어져 자유롭게 이동이 가능하다. 생체 모방 소재로 각광받고 있으며 대체소재 개발 등에 응용되고 있다.
*전사(轉寫‧Transfer-Printing) 공정 : 반도체 기판에서 소자를 성장시킨 뒤 얇은 박막 형태의 소자들을 스탬프를 이용해 분리, 필름‧PET‧유리 등에 부착·인쇄하는 공정
○ 지스트(GIST‧광주과학기술원‧총장 김영준) 기전공학부 이종호 교수(교신저자)가 주도하고 지스트 석사과정 졸업생인 정재영 동문(제1저자·현재 LS엠트론 근무)이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구지원 및 우주핵심기술개발 사업의 지원으로 수행되었고, 연구 결과는 영국 왕립학회가 발간하는 로열 소사이어티 인터페이스(Journal of the Royal Society Interface) 7월 23일자 온라인 논문으로 게재됐다.
(※논문명: Geckoprinting: assembly of microelectronic devices on unconventional surfaces by transfer printing with isolated gecko setal arrays)
□ 고성능 웨어러블 디바이스를 만들기 위해서는 반도체 기판에 전자소자를 제작한 후, 이를 반도체 기판에서 떼어내 필름이나 옷 등 원하는 곳에 부착(인쇄)하는 전사 공정이 필요한데, 이 과정에서 전자소자를 떼어내고 붙이기 위한 스탬프(stamp)가 필요하다.
○ 전사 공정의 스탬프는 소자를 반도체 기판에서 분리할 때 접착력이 강해야 하고, 필름‧옷 등에 전자소자를 다시 인쇄할 때에는 접착력이 약해야 하는데, 기존 전사 공정에서는 접착제‧고온‧고압을 이용하지 않고서는 스탬프를 이용한 전사 공정 성공률을 높이고 적용 범위를 넓히는 데 한계가 있었다.
□ 연구팀은 벽이나 천장에 자유자재로 붙어 다니는 게코 도마뱀의 특성에 주목, 전사 공정에 필요한 스탬프에 게코 도마뱀 발바닥의 섬모를 적용했다.
○ 연구팀은 살아있는 게코 도마뱀 두 마리를 임시로 고정하고 현미경 아래에서 발가락 당 약 5개 정도의 천연 섬모를 채취해 유리에 붙여 스탬프를 제작했다. (섬모는 약 2개월 이내에 재생. 재채취 가능) 이어 박막 실리콘과 마이크로 크기의 갈륨아세나이드(GaAs) 태양전지를 곤충의 날개와 나뭇잎 등에 각각 전사하는 것에 성공했다.
○ 연구팀은 전사 전후로 박막 실리콘과 태양전지의 전기적 특성이 동일하게 유지되는 것을 확인했다. 이 기술을 이용하면 기존에 접착제나 고온, 고압이 필요해 전사가 어려웠던 피부 등에도 전사할 수 있다.
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(그림 4) 게코스탬프로 마이크로 박막 실리콘을 분리한 전자현미경 사진. (a)게코스탬프에 사용된 천연 게코 섬모 사진. (b)게코스탬프로 분리한 마이크로 실리콘. (c)천연 게코 섬모가 유리판에 고정되어 있는 부분
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(그림 6) 게코스탬프를 사용해 곤충 등에 전사된 마이크로 박막 실리콘(두께 7㎛, 반지름 150㎛). (a) 전자현미경으로 찍은 곤충의 등 사진. (b) 상대적으로 거친(rough) 곤충의 등에 접착제 없이 전사된 마이크로 실리콘.
□ 이종호 교수는 “이번 연구는 게코 도마뱀의 천연 섬모가 지닌 뛰어난 접착력 조절 기능을 다양한 형태의 전자기기 제작에 활용할 수 있다는 것을 최초로 확인했다는 데 의의가 있다”며 “특히 웨어러블 전자기기의 상용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대한다”고 말했다. <끝>
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좌) 유리면에 거꾸로 붙어 있는 상태에서 실리콘 웨이퍼를 발바닥에 붙여서 들고 있는 게코 도마뱀 사진. (우) 게코 도마뱀의 천연 섬모를 전자현미경으로 촬영한 사진. 길이는 약 100㎛이며 끝부분은 나뭇가지처럼 갈라져 있다.
홍보기금팀‧홍보전략부