껌종이 착안 '해리포터 신문' 가능성 커졌다

국내연구팀, 종이처럼 접을 수 있는 매모리 소자 개발

[아시아경제 정종오 기자]이른바 '해리포터 신문'이 탄생할 가능성이 높아졌다. 영화 '해리포터'에는 뉴스를 제공하면서 움직이는 동영상이 나타나는 이른바 '살아있는 신문'을 읽는 장면이 나온다. 국내연구팀이 종이처럼 접을 수 있는 비휘발성 메모리 소자를 개발했다. 연구팀은 껌을 싸고 있는 종이가 종이 위에 금속이 코팅돼 있다는 점에 착안해 소자를 만들었다.

소자의 유연성과 변형에 대한 저항을 극대화한 차세대 폴더블(foldable) 비휘발성 유기 메모리 소자이기 때문에 간단한 용액공정으로 제작가능하고 종이처럼 접을 수 있다. 이에 따라 앞으로 웨어러블(착용하는) 컴퓨터 등의 디스플레이, 통신과 저장 장치 소자 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다.

최근 강유전체(외부 전기장이 가해지지 않아도 분극을 유지하는 물질) 메모리에 대한 개발이 한창 진행 중이다. 강유전체 메모리는 전압으로 절연막으로 이용되는 강유전체를 조절해 읽기와 쓰기를 하는 소자이다. 휘어지는 유연한 메모리 소자에 대한 수요가 증가하고 있고 속도가 빠르고 전원 없이도 정보가 지워지지 않는 강유전체를 이용한 유연한 메모리 개발에 대한 연구가 활발하다.

고분자를 이용한 휘어지는 메모리는 그동안 여러 차례 개발됐는데 휘어지는 정도가 수 밀리미터(㎜) 수준인 것에 불과했고 조금 변형됐다 다시 원래대로 돌아오는 탄성변형의 형태로 다양한 환경에 노출되는 차세대 웨어러블 전자 소자에 응용하기에는 한계가 있었다.

연구팀은 강유전체 고분자 물질을 이용해 휘어질 뿐만 아니라 종이처럼 접은 상태에서도 정상적으로 동작하는 폴더블 비휘발성 유기 메모리 소자를 개발한 것이다. 기존 연구와 달리 연구팀은 메모리 소자에 사용되는 강유전체 고분자와 유기물 반도체 간의 접합부분(계면)에서 기계적 특성에 대한 상호 적합성에 초점을 두고 실험을 통해 최적의 물질을 선택했다. 고도의 유연성과 함께 접을 수 있는 소자를 만날 수 있었다.

이번 메모리 소자는 용액공정으로 제작할 수 있으며 구현된 소자는 1000회 접힘에도 불구하고 메모리로서 안정적 전기적 특성을 보였다. 접을 수 있는 메모리 소자의 개발과 더불어 연구팀은 휘어지는 메모리 연구에 있어 소자의 유연성은 구성하는 물질들 사이의 적합성이 중요하다는 사실을 파악했다. 물질 각각의 기계적 특성이 좌우한다는 것을 알아낸 것이다.

이번 연구는 연세대 박철민 교수와 이형석 교수의 지도하에 김한기, 김해진 박사과정 연구원이 주도했다. 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업 및 신진연구자지원사업의 지원으로 이뤄졌다. 연구결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)지 4월8일자(논문명: Non-volatile organic memory with sub-millimetre bending radius)에 실렸다.

▲고분자 강유전체와 유기물 반도체를 이용한 강유전체 메모리의 구조.[사진제공=미래부]

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr