레고처럼 조립하는 반도체 등장

별도 납땜 없이 조립 가능한 자가치유 반도체 기술이 등장했다. 체내 삽입과 분해 후 재조립에도 성능을 유지해, 차세대 의료·헬스케어 기기의 가능성을 넓힌다.

한국연구재단은 성균관대 손동희 교수와 박진홍 교수 공동 연구팀이 신축성과 자가치유 능력을 갖춘 반도체 트랜지스터를 기반으로, 자유롭게 회로를 조립하고 재구성할 수 있는 전자회로 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

이 기술은 접합 없이 단면을 맞붙이기만 해도 연결되는 구조로, 트랜지스터의 전극·반도체·절연막에 모두 자가치유 고분자를 적용했다. 탄소나노튜브와 유기반도체를 혼합한 전극과 반도체는 신축성과 전기적 성능을 동시에 확보했으며, 박막 코팅된 절연막은 손상 후에도 기능을 복원할 수 있다.

연구팀은 이 기술이 수중 환경에서 동작 가능하고, 체내 이식 후에도 일주일간 전기적 특성을 유지하는 것을 동물 실험으로 확인했다. 또한 트랜지스터를 모듈형 회로로 확장해, 논리 게이트를 자유롭게 바꾸고 기계적 변형에도 회로가 동작하도록 구성했다.

촉각센서와 발광 커패시터를 조합한 전자피부 시스템도 시연됐다. 피부에 부착된 장치는 물리적 자극을 감지해 특정 위치에서 빛으로 반응하는 상호작용을 구현하며, 향후 착용형 디지털 치료기기나 스마트 인공피부로의 발전이 기대된다.

손동희 교수는 “자가치유 회로 기술은 뇌-신경 치료, 체내 삽입형 센서, 스마트 피부 등 다양한 바이오전자 응용에 핵심 역할을 할 것”이라며, 박진홍 교수는 “결함 감지부터 자기 복구까지 가능한 지능형 자가치유 시스템으로 진화할 수 있다”고 전망했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 바이오·의료기술개발사업, 우수신진연구사업의 지원을 받아 수행됐으며, 관련 논문은 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’에 5월 19일 온라인 게재됐다.