피부에 전기회로 인쇄하는 기술

듀크대학 연구팀이 종이와 인간 피부 등 취급에 섬세함이 요구되는 표면에 전기회로를 인쇄하는 기술에 대한 연구 결과를 발표했다. 이 기술은 밀착성이 높은 전자 문신과 환자마다 최적화된 바이오센서를 붕대에 삽입하는 기술을 향상시켜줄 것으로 기대되고 있다.

연구팀은 프린티드 새로운 일렉트로닉스(Printed electronics) 기술에 대한 논문 2건을 발표했다. 프린티드 일렉트로닉스는 기판 상에 반도체와 회로 등을 인쇄하는 기술. 연구팀에 따르면 프린티드 일렉트로닉스라고 하면 재료와 설계도를 프린터에 적재하는 것만으로 완벽하게 작동하는 전기회로를 인쇄해준다고 생각하지만 지금까지 발표된 연구는 여러 번 제거 열처리를 하거나 세척, 스핀 코팅해 박막을 생성해야 하는 등 일반적으로 생각하는 이미지와는 차이가 있었다고 한다.

첫 논문은 프린티드 일렉트로닉스에 쓰이는 잉크를 새로 개발했다는 것이다. 이 새로운 잉크는 나노와이어를 포함하고 있어 추가 처리를 필요로 하지 않고 전도성을 발휘해 50% 굽힘 변형을 1,000회 이상 반복해도 전기적 성능을 유지하고 도포 후 2분 안에 건조된다고 한다.

다음 논문은 새로운 잉크와 기타 인쇄 가능한 걸 조합해 기능하는 트랜지스터를 인쇄하는 것이다. 이 기술은 먼저 가장 바닥 쪽에 탄소나노튜브로 만들어진 반도체 스트립을 인쇄한다. 반도체 스트립이 건조되면 반도체 스트립 가장자리 근처에 실버 나노 와이어 도선을 연결하도록 인쇄, 반도체 스트립 위에 절연층을 인쇄하고 트랜지스터와 실버 나노 와이어 도선을 연결해 인쇄한다.

영상을 보면 새끼손가락 손바닥 쪽 피부에 실버 나노 와이어 도선을 인쇄하는 걸 볼 수 있다. 나중에는 실버 나노 와이어 끝에 LED를 장착해 통전하자 LED가 켜진다. 또 손가락을 구부히고 기지개를 켜고 통전이 계속된다.

기존 기술로는 이처럼 피부에 회로를 인쇄하려면 불필요한 재료를 씻는 과정 등 공정이 더 들어가야 했다. 하지만 이번에 개발한 기술은 이런 공정이 필요 없고 또 처리에 필요한 온도도 기존 기술보다 낮다. 연구팀은 이번에 발표한 건 사람들이 상상하는 프린티드 일렉트로닉스에 맞는 첫 번째 기술일 것이라면서 간호사가 환자에 적합한 바이오센서를 그 자리에서 붕대에 인쇄하는 것 같은 기술을 미래에 구현하기 위해 한 걸음 더 가까이 다가선 것이라고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.