2. 연구 내용
○ 연구팀은 나노미터 크기의 구멍을 갖는 양극산화 알루미늄(Anodized
aluminum oxide, AAO)을 틀로 이용해, 속이 빈 튜브형 나노 섬모를 폴리이미드
(Polyimide, PI) 고분자 박막 기판 아랫면에 형성시켰다. 이런 튜브형 나노 섬모는
복잡하고 거친 표면에 전사인쇄될 때, 울퉁불퉁한 표면을 따라 효율적으로 변형
되며 접촉해, 접착력을 크게 향상시킨다. 이를 이용하여 종이, 나뭇잎, 계란,
면직물, 나뭇가지, 나무껍질과 같은 다양한 울퉁불퉁한 표면에 안정적으로 전자
소자용 기판을 접착시킬 수 있었다.
○ 연구팀은 울퉁불퉁한 표면에 전자소자를 전사인쇄 할 때 물에 띄운 채 옮기는
수전사 방식을 사용했다. 수전사 후 물이 마르는 과정에서 튜브형 나노 섬모와
울퉁불퉁한 표면 사이에서 모세관 현상이 발생한다. 모세관 현상은 튜브형 나노
섬모가 납작해지기 위한 충분한 힘을 제공해주며, 울퉁불퉁한 표면의 굴곡을
따라 납작해지기 때문에 표면 거칠기의 정도나 방향에 제약을 받지 않는다. 증가된
표면적은 전자소자와 울퉁불퉁한 표면과의 계면 접착력을 향상시킨다.
○ 전자소자 응용 사례로, 필름형 마이크로 섬모와 부분적 튜브형 나노섬모로
이루어진 계층 구조의 섬모를 도입해 ‘금속저항 기반 온도센서’를 계란껍질
표면에 전사인쇄하여 계란의 실시간 온도를 비파괴적으로 측정할 수 있었으며,
산화물 반도체인 ‘인듐갈륨아연산화물(indium gallium zinc oxide, IGZO) 기반
박막 트랜지스터 소자’를 현무암 타일 표면에 전사인쇄하고 안정적으로 구동
되는 걸 확인했다.
3. 기대 효과
○ 이 기술을 이용하면 매우 울퉁불퉁한 표면, 특히 그 거칠기의 범위가 넓은
자연물의 다양한 표면에 전자소자를 접착할 수 있다. 전자소자의 직접 제작
공정을 수행하기 어려운 자연물에 전자소자의 기능을 부여함으로써, 환경 및
생체 모니터링 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.
○ 또 자연 환경의 다양한 사물 및 동식물에 친환경적으로 전자소자를 부착할 수
있어, 사물인터넷과 빅데이터를 연계할 수 있다. 이렇게 구축된 시스템은 미래
사회의 핵심 플랫폼 기술이 될 것으로 기대된다.