휘어지는 곡면 전자회로 "3D 프린터로 찍어낸다"(06.23)

박장웅 UNIST 교수팀, 초고해상도 3차원 인쇄 기술 개발
3D 프린터 상온에서 작동…"0.001밀리미터 수준 복잡한 회로 구현 가능"

박성민 기자 (sungmin8497@hellodd.com)

 

▲3D e-jet 프린팅 기술로 인쇄한 재료와 3차원 미세 구조. <사진=연구팀 제공>

UNIST(총장 조무제) 박장웅 신소재공학부 교수팀은 0.001mm 수준의 초미세 무늬를 찍어낼 수 있는 '웨어러블 전자회로용 상온 고해상도 3D 프린팅 기술'을 개발했다고 23일 밝혔다.

 

이번 3D 프린팅 기술은 적혈구보다 작은 구조로 프린팅 할 수 있다. 또한 상온 프린팅도 가능해 고온에 취약했던 플라스틱 기판에도 3차원 구조를 구현할 수 있다. 이로 인해 인쇄된 3차원 구조는 변형에 강해 웨어러블 전자회로 제작에 용이하다.

 

기존 3D 프린팅은 미래 유망 기술로 주목받고 있지만, 해상도가 낮아 0.1~0.01mm 이하 수준의 미세 가공이 불가능해 전자회로 분야에 적용하기는 어려웠다. 또한 3D 프린팅 공정이 고온에서 진행되기 때문에 금속이나 반도체 등 전자회로용 재료를 소화할 수 없었다.

 

박 교수팀은 3D e-jet 프린터의 해상도를 0.001mm 수준까지 높였다. 이 프린팅 장비는 미세 노즐에서 분사된 잉크 방울이 기판에 닿기 전에 마르도록 설계됐다. 이에 인쇄된 잉크가 기판에 퍼지지 않고 차곡차곡 쌓여 수백 나노미터 수준의 3차원 패턴을 구현할 수 있다.

 

또한 프린팅이 상온에서 이뤄져 활용할 수 있는 재료의 폭도 넓어졌다. 기존 3D 프린터는 고온 공정이 필요해 100℃에서 쉽게 녹는 플라스틱 기판을 사용할 수 없었지만, 이번 기술은 상온에서 작동 가능해 섬유나 플라스틱 기판 위에 3차원 전자회로를 인쇄할 수 있다. 이로 인해 피부에 부착 가능한 웨어러블 전자회로 제작도 가능하다.

 

김국주 박사는 "이번 기술로 다양한 기능성 물질의 고해상도 3차원 구조 제작이 가능하게 됐다"며 "단순한 프린팅 공정만으로 고집적화된 다양한 플렉서블 전자회로들을 만들 수 있다"고 설명했다.

 

박장웅 교수는 "기존 반도체 공정 등에서 미세 패턴을 제작하던 방식으로 구현하기 어려웠던 3D 패턴을 고해상도로 제작할 수 있는 기술"이라며 "이번 연구로 3D 프린팅과 웨어러블 전자기기 연구 분야에 새로운 패러다임을 제시했다"고 말했다.

 

한편, 이번 기술은 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 23일자 온라인 판에 게재됐다.