나무뿌리 모방, 700%까지 늘어나는 전자기판 개발

KAIST-ETRI, 전자 제품 신축성·안정성 강화한 차세대 전자 기술

국내 연구진이 최대 700%까지 늘어나는 전자 기판을 개발했다. 나무뿌리가 흙에 단단히 고정되는 구조를 모방해 신축성을 확보, 늘릴 수 있는 전자 제품에 폭넓게 적용할 수 있음을 입증했다.

박인규 한국과학기술원(KAIST·카이스트) 기계공학과 교수 연구팀이 한국전자통신연구원(ETRI)과 공동연구를 통해 스트레처블(Stretchable) 전자 제품 개발에서 기존의 한계를 극복한 혁신적인 기술인 '생체 모사 인터페이스 설계(Bioinspired Interfacial Engineered Flexible Island·BIEFI)'를 개발했다고 6일 밝혔다.

'생체 모사 인터페이스 설계(BIEFI)' 기반 스트레처벌 LED 배열 소개. KAIST 제공

연구진은 주 뿌리(primary roots)와 보조 뿌리(secondary roots) 구조를 설계에 적용해 응력을 분산시키고, 기계적 결합·연동을 통해 두 기판 사이의 강력한 접착력을 구현했다.

이 구조에서 주 뿌리는 응력을 효과적으로 분산시키며 인터페이스 균열을 지연시키는 역할을 하고, 보조 뿌리는 기판 사이의 접착력을 강화하며 변형 중에도 인터페이스의 안정성을 유지하도록 돕는다.

연구진은 이를 통해 최대 700%까지 늘어나는 신축성을 확보하고, 1000회 이상의 물리적 변형 시도에도 안정적인 구조를 설계하는 데 성공했다. 다양한 물리적 변형(늘림, 비틀림, 압축 등)에도 견딜 수 있도록 설계돼 반복적 변형에도 긴 사용 수명을 제공할 수 있음을 입증했다.

왼쪽부터 박인규 KAIST 교수, 김혜진 ETRI 박사, 굴 오스만 KAIST 박사과정, 김택수 KAIST 교수(원안). KAIST 제공

박인규 교수는 "이런 생체 모사형 설계가 차세대 전자 기술을 위한 새로운 표준이 될 수 있으며, 앞으로 인터페이스 설계의 최적화와 접착력 향상, 더욱 복잡한 뿌리 구조 모방 등을 통해 기술을 발전시켜 나갈 계획"이라고 밝혔다.

이번 연구는 굴 오스만(Osman Gul) KAIST 기계공학과 박사과정이 제1 저자로 참여했으며, 박인규 KAIST 교수, 김택수 교수와 김혜진 ETRI 박사가 연구를 총괄했다.

연구 결과는 유수의 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 2025년 2월 온라인판에 출판됐다. (논문명: Bioinspired Interfacial Engineering for Highly Stretchable Electronics)

김종화 기자 justin@asiae.co.kr