국립부경대·한양대 공동연구, 차세대 유기 전자소자 재사용기술 세계 최초 구현

국립부경대학교와 한양대학교 공동연구팀이 전자기기의 핵심 부품인 유기 전자소자를 분리하고 재사용할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다.

부경대 화학공학과 우규원·이창민 학생, 김용희 연구교수, 이은광 교수, 한양대 유호천 교수로 구성된 연구팀은 유기 전자소자 분야에서 새로운 차세대 재생 소자인 'π-이온 필름(π-ion film)'을 개발하고, 이를 기반으로 한 모듈형 시냅스 전자소자의 작동 원리를 규명했다.

이번 연구는 인공지능 기반 엣지 컴퓨팅과 유연 전자소자 기술의 발전 속에서 저전력 구동과 생체 적합성을 동시에 요구받는 유기 전기화학 트랜지스터(OECT)의 한계를 넘어선 성과로 평가된다. 기존 OECT는 유기 반도체층의 비가역적 열화로 수명이 짧고 재사용이 불가능하다는 한계를 안고 있었다.

연구팀은 유기 반도체 소재(P3HT)와 이온성 액체(BMIM:TFSI)를 조합한 강화형 'π-이온 필름'을 개발해 탈부착 가능한 형태로 제작했으며, 전기화학적 안정성과 신경모방 특성을 동시에 확보했다. 64개의 소자로 구성된 대면적 어레이를 구현해, 향후 바이오센서, 웨어러블 의료기기, 엣지 AI 디바이스 등으로의 확장 가능성도 제시했다.

연구팀은 이번 성과를 통해 유기소자의 일회용 구조를 탈피해 핵심 부품만 교체해도 전체 기능을 유지할 수 있는 모듈형 전자소자의 실현 가능성을 열었다고 설명했다. 이는 전자 폐기물 저감과 지속 가능한 전자기기 제조를 위한 중요한 기술적 기반이 될 것으로 기대된다.

이은광 교수는 "신경모방 전자소자의 지속가능성과 모듈화를 동시에 구현한 최초의 사례로, 산업적 활용 가능성이 높다"고 말했다.

이번 연구 결과는 재료과학 분야의 국제 저명 학술지 Advanced Materials(IF 29.4) 최근호에 게재됐다. 연구는 한국연구재단(NRF), 국립부경대 산학협력단, 인공지능반도체 전문인력양성사업(IITP), 산업통상자원부(MOTIE)의 기술혁신사업 지원을 받아 수행됐다.

(왼쪽부터) 우규원·이창민 학생, 김용희 연구교수, 이은광 교수, 유호천 교수.

영남취재본부 김용우 기자 kimpro7777@asiae.co.kr