대구경북과학기술원 연구팀, 고분자박막 접합 제어 응용 3차원 디바이스 제작 원천기술 개발
손톱 크기 가량 되는 전기자극장치나 유연한 의료용 로봇을 풍선처럼 부풀려 만들 수 있는 원천기술이 대구경북과학기술원(DGIST, 디지스트) 연구팀에 의해 개발됐다.
디지스트는 로봇공학전공 김소희 교수 연구팀이 플라즈마를 이용해 고분자로 된 박막(薄膜) 일부분을 선택적으로 접합시키는 방법으로 3차원(3D) 디바이스(기계장치)를 만 들 수 있는 원천기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 플라즈마는 물질이 초고온에서 전자(-)와 이온(+)으로 분리된 상태로, 고체 액체 기체에 이은 제4의 상태를 말한다. 의료 관련 전기 자극장치나 소프트 로봇 개발에 기여할 것으로 기대된다.
연구팀은 두 고분자 박막에 플라즈마 처리로 가장자리만 접착하고 나머지 부분에 공기나 약물 등을 주입해 부풀려 3D구조를 형성했다. 동시에 박막 안팎에 수십 마이크로미터 단위의 도선을 그려 넣어 미세전자기계시스템을 구현했다. 이 방식으로 만들 수 있는 디바이스는 ㎜ 단위에서 ㎝단위까지 가능하다. 각종 센서나 동력을 이용해 구동하는 기계장치인 액츄에이터로 활용할 수 있다.
지금까지 유연한 3D 구조물은 면의 위ㆍ아래를 접착제로 붙이거나 미리 만든 구조체를 기판 위에 그대로 붙이는 방식으로 제작했다. 제작이 까다롭고 시간이 많이 걸려 관련 연구ㆍ개발에 어려움을 초래했다.
김 교수팀의 기술을 이용하면 복잡한 표면에도 밀착되는 맞춤형 3차원 구조의 디바이스 제작이 가능하다. 디바이스를 위치시켜 풍선 불 듯 부풀려 설치하기 때문에 뇌처럼 복잡한 표면을 지닌 신체 부위에도 맞춤형 설계가 가능하다.
이번 연구결과는 2일자 ‘미국화학회 어플라이드 머티리얼즈 & 인터페이스(ACS Applied Materials & Interfaces)’ 속표지 논문으로 게재됐다. 논문에 소개된 원천기술은 다수의 국내외 특허로 등록 내지 출원 상태다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업과 디지스트 일반사업의 지원으로 수행됐다. 디지스트 로봇공학전공 문현민 박사과정생과 한국과학기술연구원(KIST) 추남선 박사후연구원이 공동 제1저자로 연구에 참여했다.
정광진기자 kjcheong@hankookilbo.com
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