국내 연구진이 사람이 하루 종일 입고 다녀도 피로감을 덜 느끼는 데 활용할 수 있는 웨어러블 전자소자를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 임정아 박사팀이 세탁해도 성능을 유지하며 섬유 특성을 가지는 섬유형 트랜지스터를 개발했다고 23일 밝혔다.

최근까지 개발된 웨어러블 제품은 옷감에 딱딱한 전자소자를 단순히 붙이거나, 전도성 섬유를 이용해 소자 사이를 연결하는 형태다. 일반적인 옷 같은 편안함을 기대할 수 없는 수준이었다.

또 기존에 개발한 실 형태 트랜지스터는 전도성 실 한 가닥에 평면 구조 트랜지스터를 증착해 제작한다. 이렇게 만든 전극은 높은 전압을 필요로 하는 반면 전류값이 낮아 LED 같은 디스플레이를 작동시키는데 한계가 있었다. 게다가 세탁을 위해 보호막을 트랜지스터 위에 만들거나, 다른 전자 소자들과 접촉시키며 전자회로를 만들기 어려운 단점이 있었다.

KIST 연구진이 개발한 트랜지스터는 전극을 꼬아 연결한 구조다. 이에 따라 실 길이와 반도체 두께를 조절해 1.3V 이하라는 낮은 전압에서도 기존 트랜지스터보다 1000배가 넘는 전류를 얻을 수 있다.

KIST 임정아 박사팀은 실험으로 1000번 넘게 구부리거나, 원통형 물체에 트랜지스터를 감아 약 ７mm까지 접은 뒤에도 성능이 80% 이상 유지되는 것을 확인했다. 또 세제를 넣은 물에 세탁한 뒤에도 성능이 유지된다고 밝혔다. 또 연구진은 트랜지스터를 옷감에 직접 넣어 LED를 성공적으로 작동시켰으며, 심전도 신호를 증폭해 측정하는데도 성공했다.

KIST 임정아 박사는 “그동안 전자섬유 한계로 지적된 낮은 전류와 높은 구동전압, 세탁 내구성 같은 문제를 해결할 수 있는 새로운 소자 구조를 제시한 것”이라며, “차세대 웨어러블 컴퓨터나 인체신호 모니터링 기능을 가진 스마트 의류 같이 한층 똑똑해진 차세대 웨어러블 제품을 개발하는데 응용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구결과는 소재 분야 유명 국제 저널인 ‘첨단 재료(Advanced Materials)’ 최신호 온라인에 게재됐다.

[테크M = 박응서 기자(gopoong@techm.kr)]