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섬유 유기 발광 디스플레이 제작 기술 개발
최 경 철 교수 우리 대학 전기 및 전자공학부 최경철 교수 연구팀이 웨어러블 디스플레이에 적용할 수 있는 섬유 기반의 유기 발광 디스플레이 원천기술을 개발했다. 이 기술은 섬유 자체에 유기 발광 디스플레이를 제작할 수 있는 원천 기술로, 성과를 인정받아 나노 전자기술 분야 국제학술지인 ‘어드밴스드 일렉트로닉 머터리얼스(Advanced electronic materials)’ 7월 14일자 온라인 판에 게재됐다. 기존 웨어러블 디스플레이는 심미적 디자인 구현을 위해 옷 위에 부착하는 방식이다. 이 방법은 딱딱하고 유연하지 않아 실생활 적용이 어렵고, 직물의 특성을 유지하기 어렵다는 한계가 있었다. 연구팀은 문제 해결을 위해 평평한 기판 위에 유기 발광 디스플레이를 제조하는 기존 방식을 탈피했다. 대신 직물을 구성하는 요소인 섬유에 주목해 섬유 자체에 유기 발광 디스플레이를 제작했다. 이를 통해 섬유의 특성을 그대로 유지하면서도 디스플레이 기능을 살릴 수 있는 섬유 디스플레이를 구현했다. 이 기술의 핵심은 딥 코팅 공정법으로 실과 같은 3차원 형상의 기판을 용액에 담궜다 빼내며 일정한 유기물 층을 형성하는 방법이다. 이를 통해 기존 열 증착방식을 통해 제작이 어려웠던 원기둥 형상과 같은 3차원 기판에도 손쉽게 유기물 층을 형성할 수 있다. 또한 인출속도 조절을 통해 수십-수백나노 단위의 두께 조절이 가능하다. 이 기술은 두루마리 가공 기술(Roll to Roll)을 통한 연속 생산으로 저비용, 대량 생산이 가능해 섬유 기반 웨어러블 디스플레이의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 최 교수는 “직물 구성 요소인 섬유에 유기발광 디스플레이를 제조할 수 있는 원천기술이다.”며 “웨어러블 디스플레이의 진입 장벽을 크게 낮출 것이다”고 말했다. 제 1 저자인 권선일 박사과정 학생은 “이 기술을 활용해 옷처럼 편안하게 입을 수 있는 웨어러블 디스플레이 제조가 가능할 것이다”고 말했다. □ 그림 설명 그림 1. 섬유 기반의 유기 발광 다이오드를 적용한 미래 웨어러블 디스플레이 개념도 그림 2. 딥 코팅 법을 이용한 섬유 기반의 유기 발광 다이오드 공정 모식도 그림 3. 제작된 섬유 기반의 유기 발광 다이오드의 사진
2015.08.05
조회수 8869
IT와 패션을 결합한 ‘입는 컴퓨터’ 경진대회 개최
KAIST가 삼성전자의 후원을 받아 오는 11월 ‘2015 웨어러블 컴퓨터 경진대회(Wearable Computer Contest 2015)'를 개최한다. ‘웨어러블 컴퓨터'는 사용자가 이동 환경 중에도 자유롭게 사용할 수 있도록 신체 또는 의복에 착용할 수 있게 제작된 컴퓨터다. 최근 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 시대를 맞아 웨어러블 컴퓨터가 창조경제 실현을 위한 미래 신성장 동력으로 떠오르고 있으며 KAIST가 개발한 케이 글래스 2(K-Glass 2)도 업계의 큰 관심을 받은 바 있다. ‘사물 인터넷을 위한 웨어러블 컴퓨터’를 주제로 열리는 이번 대회는 ‘지정 공모’와‘아이디어 공모’방식으로 나눠 진행된다. ‘지정 공모’는 IT와 패션을 결합해 입는 컴퓨터에 대한 아이디어를 시제품으로 제작하는 대회로 5월 30일까지 참가신청을 받는다. 서류 심사를 거쳐 본선에 진출한 10개 팀에게는 웨어러블 컴퓨터 플랫폼 및 HCI(Human-Computer Interaction) 교육과 100만원 상당의 시제품 제작비가 지원된다. 대상 수상자에게는 5백만 원의 상금과 미래창조과학부 장관상이 수여된다. ‘아이디어 공모’는 웨어러블 디바이스에 대한 아이디어를 포스터 형식으로 제출하는 대회로 8월 15일까지 참가신청을 받는다. 본선 진출팀에게는 실물 크기의 모형을 제작해 본선대회에 전시할 기회가 주어지며, 대상 수상자에게는 1백만 원의 상금과 미래창조과학부 장관상이 수여된다. 지정 공모에는 전국 대학(원)생이면 누구나 참가가 가능하고, 아이디어 공모에는 자격에 제한 없이 참가 할 수 있다. 대회 위원장인 유회준 전기 및 전자공학부 교수는“웨어러블 컴퓨터에 대한 산업계 관심이 갈수록 커지고 있다”며 “머지않아 웨어러블 컴퓨터가 헬스케어, 스마트홈 및 사물인터넷 등과 융합해 자연스럽게 사용되는 IT 세상이 열릴 것”이라고 말했다. 대회 상세정보는 홈페이지( http://www.ufcom.org )를 통해 확인이 가능하다. 한편, 지난해에는 전국의 대학에서 112개 팀(지정공모 64팀, 아이디어 공모 48팀)이 본 대회에 참여했다. 대구경북연합 자비스(JARVIS)팀이 제작한‘스마트 헬멧’이 대상을 차지해 미래창조과학부 장관상을 수상한 바 있다.끝.
2015.05.07
조회수 11858
조병진 교수 체온 이용 발전기술, 유네스코 대상 수상
체온을 이용해 전력을 생산하는 조병진 교수 연구팀의 기술이 ‘세상을 바꿀 10 대 IT 혁신기술’ 중에서도 최고 기술로 선정됐다. 우리 학교 전기 및 전자공학과 조병진 교수팀이 세계 최초로 개발한 ‘웨어러블 (Wearable) 발전 소자’가 ‘유네스코-넷엑스플로상 2015’(UNESCO-Netexplo Award 2015)에서 영예의 대상인 그랑프리를 차지했다. 시상식은 4 일(현지시간)오후 프랑스 파리 유네스코 본부에서 기업가, 기자단, 벤처 투자가 등 1천 5백여명이 참석한 가운데 열렸다. ‘유네스코-넷엑스플로상’은 에너지, 환경, 교육 등 인류의 삶에 큰 영향을 줄 10대 IT 혁신기술을 선정해 수여하는 상인데, 전 세계 2백 여 명의 전문가 그룹이 참여한다. 이후 전 세계 네티즌들의 온라인 투표로 10개 기술 중 그랑프리 수상자를 결정한다. 조 교수팀이 개발한 ‘웨어러블 발전 소자’는 유리섬유 위에 열전 소자를 구현한 것으로 체온을 이용하여 전기를 생산할 수 있는 기술이다. 현재 연구팀은 상용화를 위해 교원창업 기업인 ‘테그웨이’를 창업했으며 대전 창조경제혁신센터의 지원을 받고 있다.
2015.02.05
조회수 10816
유네스코 세계 10대 IT 혁신기술에 체온으로 전기만드는 기술 선정
조병진 교수 우리 대학 전기및전자공학과 조병진 교수 연구팀이 세계 최초로 개발한 ‘웨어러블(wearable) 발전 소자’가 세계 10대 IT 혁신기술에 선정됐다. 다음달 4일 프랑스 파리에서 열리는 ‘유네스코 Netexplo award’는 에너지, 환경, 교육 등 인류의 삶에 큰 영향을 줄 새로운 IT기술 10개를 선정해 매년 시상한다. 시상식에서는 기업가, 기자단, 벤처 투자가 등 1,500명 이상이 참석하며 라이브 토크쇼가 동시에 진행된다. 유네스코가 주최해 올해로 8회째를 맞는 이 대회에서 우리 대학의 ‘웨어러블 발전 소자’ 기술은 전 세계 200여명의 전문가 그룹이 실시한 투표를 통해 ‘유네스코 Netexplo award’에 선정됐다. 수상한 10개 팀 중 네티즌의 온라인 투표로 그랑프리 수상자를 결정한다. 조 교수팀이 개발한 ‘웨어러블 발전 소자’는 유리섬유 위에 열전 소자를 구현한 것으로써 세계 최초의 착용 가능한 형태이며, 체온을 이용하여 전기를 생산할 수 있다. 이 기술은 지난해 4월 발표 당시 미국 ABC 방송, 영국 Daily 신문 등을 비롯해 100여개가 넘는 전 세계 언론의 주목을 받기도 했다. 웨어러블 기기는 미래 전자기기의 중심이 될 것으로 전망하지만 자주 충전해야 하는 배터리 문제가 확산의 큰 걸림돌이 되고 있다. 하지만 ‘웨어러블 발전 소자’는 체온으로 전기를 생산해 전원 공급이 가능하다. 또한 매우 얇고 가벼워 착용이 용이하고, 전력생산 능력이 뛰어나 웨어러블 전자기기의 배터리 문제를 해결할 수 있을 것으로 보인다. 이 밖에 자동차, 공장, 항공기 등 폐열이 발생하는 다양한 곳에 적용 가능해 에너지 문제를 해결하는 수단으로도 적합하다. 특히 헬스케어, 의료용 패치 등에 활용되어 삶의 질 개선에 크게 기여할 것으로 기대된다. 현재 연구팀은 상용화를 위해 KAIST 교원창업 기업인 ‘㈜테그웨이’를 창업했으며, 대전 창조경제혁신센터의 ‘드림 벤처 스타’ 기업으로 선정돼 지원을 받고 있다. 유네스코가 선정한 ‘Netexplo Award’ 10대 기술에는 우리 대학의 ‘웨어러블 발전소자’(한국)를 비롯해 ▲중고 스마트폰 이용한 불법벌목 근절(미국) ▲자전거 친화 도시 개발 App(칠레) ▲젓가락 이용 음식 성분 분석(중국) ▲DB활용 초소형 성분 분석기(이스라엘) ▲E-mail 및 각종 SNS 통합 채팅 스트림(미국) ▲ 폐 전자제품으로 만드는 3D프린터(토고) ▲ 빅데이터를 통한 교육 문제 해결(미국) ▲사진촬영으로 수학문제 해결(크로아티아) ▲에볼라 확산 방지 정보 App(나이지리아) 등이다. □ 사진설명 사진 1. 웨어러블 유연 열전 발전소자 사진 2. 웨어러블 유연 열전 발전소자를 이용한 인체적용 및 발전(發電)
2015.01.29
조회수 12247
암 환자용 스마트 가발 등…웨어러블 컴퓨터 경진대회 13-14일 KI빌딩
“항암제 투약에 따른 탈모로 외출을 꺼리는 환자들을 위한 스마트 가발입니다.” 13일 오후 1시 ‘2014 웨어러블 컴퓨터(Wearable Computer) 경진대회’본선이 열린 KAIST KI빌딩 로비. ‘암 환자를 위한 스마트 가발’로 대회에 참가한 이지훈(성균관대 석사과정 ‧ 29)씨가 자신의 작품을 열심히 설명했다. 이씨는 “평소에는 가발내부에 삽입된 심박수 측정센서와 체온 측정센서가 면역력 정보를 수집해 건강상태를 확인하지만 응급상황이 발생하면 스마트폰을 통해 보호자에게 응급상황을 알리도록 고안됐다”라고 말했다. 그는 이어 “건강상태를 확인하고 긴급 상황을 알리는 기능적 측면과 함께 환자들이 자연스럽게 스타일을 연출해 외부활동을 할 수 있도록 패션측면도 강조된 제품”이라고 덧붙였다. 올해 10주년을 맞은 ‘2014 웨어러블 컴퓨터 경진대회’가 13일부터 14일까지 본교 KI빌딩에서 열린다. ‘웨어러블 컴퓨터’는 사용자가 이동 중에도 자유롭게 컴퓨터를 사용하기 위해 신체와 의복의 일부분에 착용할 수 있도록 제작된 기기다. 최근에는 스마트폰과 연동돼 인터넷 기반의 다양한 서비스 구현이 가능한 제품이 주목을 받고 있다. 웨어러블 기기의 용도는 크게 건강관리와 정보 ․ 오락 분야로 양분되는데 올해 15개 출품작 중 건강관리 제품이 6점, 오락․정보 제품이 9점이 출품됐다. 이날 출품된 작품 중에는 ‘오토바이 운전자의 안전을 고려한 스마트 헬멧’도 관심을 끌었다. 운전자가 헬멧 앞에 설치된 스크린을 통해 후방카메라 영상, 휴대폰 내비게이션 영상, 카카오톡 메시지 알림 등을 볼 수 있도록 고안됐다. 이밖에 마우스 없이 모션 및 음성인식 기술로 프레젠테이션 페이지 넘김, 확대, 축소 기능이 가능한 ‘PPT 제어 의복’, 스마트폰을 보지 않고 여행자의 모션인식으로 길을 찾을 수 있는‘내비게이션 깔창’ 등도 많은 사람들의 눈길을 끌었다. 이번 대회 위원장인 유회준 KAIST 전기 및 전자공학과 교수는 “차세대 스마트 기기로 시계, 안경, 의류 등에 IT기술을 적용한 웨어러블 기기가 주목받고 있다” 면서 “대학생들의 창의적인 아이디어와 스마트 기술이 융합된 최첨단 웨어러블 기기를 볼 수 있는 좋은 기회가 될 것”이라고 말했다. 한편 경진대회 외에 웨어러블 컴퓨터의 융합기술을 주제로 ‘제3회 웨어러블 컴퓨터’워크숍도 함께 개최된다. 워크숍에는 삼성전자, LG전자, KT 등 국내 굴지의 IT기업 전문가들이‘입는 컴퓨터의 융합기술 및 동향’에 대해 특별강연을 펼친다. 끝.
2014.11.13
조회수 13275
웨어러블 헬스케어 산업현황과 전망 워크숍 개최
우리 대학은 15일 본교 KI빌딩 퓨전홀에서 ‘웨어러블 헬스케어 산업현황과 전망’을 주제로 워크숍을 개최한다. 이번 워크숍은 시간과 공간에 상관없이 건강관리가 가능해 미래 ‘황금알을 낳는 거위’로 불리는 헬스케어 산업을 전망하고 이를 국내산업에 조기 정착시킬 수 있는 방안을 마련하기 위해 열린다. 의료서비스와 정보통신 기술을 융합한 ‘웨어러블 헬스케어 산업’은 최근 스마트폰 이후 새로운 부가가치의 원천으로 주목받고 있으며, 삼성전자 ․ 구글 등 세계적인 기업들이 관련 산업에 발 빠르게 진출하고 있다. 먼저 워크숍 기조연설자로 나선 유회준 KAIST 전기및전자공학과 교수는 ‘웨어러블 헬스케어의 현황과 미래’에 관한 주제발표에서 사물인터넷과 빅데이터 기술을 활용한 웨어러블 헬스케어 산업이 차세대 국가 성장 동력으로 떠오를 것이라는 내용으로 강연할 예정이다. 이어 △ 김보은 라온텍 대표의 ‘스마트 안경과 마이크로 디스플레이 반도체 기술’ △ 제민규 DGIST 교수의 ‘웨어러블 디바이스 : 통합접근법’ △ 이승준 이화여대 교수의 ‘유방암 발견을 위한 마이크로웨이브 이미징 시스템’ 등 헬스케어 산업의 전망에 관한 전문가들의 주제발표가 진행된다. 워크숍을 총괄하는 유회준 교수는 “이번 워크숍은 사물인터넷, 통신기술, 의료기술 등을 종합적으로 살펴봄으로써 헬스케어 산업 전반을 조망할 수 있는 의미 있는 자리가 될 것”이라고 말했다. 워크숍 참가희망자는 홈페이지(http://www.ufcom.org)를 통해 사전등록을 할 수 있다. [문의] 시스템설계응용연구센터 김현송 연구원 042-350-8932
2014.07.10
조회수 11544
KAIST-대전선병원, ‘모바일 헬스케어’ 공동연구 협약
우리 대학이 대전선병원과 손잡고 ‘모바일 헬스케어’ 분야 공동연구를 진행한다. 우리 대학과 대전선병원은 9일 오전 KAIST 본관 제1회의실에서 강성모 총장, 선승훈 의료원장 등 관계자 20여명이 참석한 가운데 ‘의료와 전자통신 기술을 활용한 의료 서비스 확대’를 내용으로 하는 협력협약서를 체결했다. 이번 협약을 통해 양 기관은 ▲모바일 헬스케어 관련 개발 및 연구 ▲의료산업에 기여할 수 있는 시스템 개발 및 연구 ▲해외환자 원격진료 시스템 개발 ▲국책과제 공동수행 등의 분야에서 상호 협력키로 했다. 구체적 협력방안으로 모바일을 접목한 사물인터넷 기반의 웨어러블 기기와 센싱(sensing)기구 개발을 추진하고, 이를 활용한 건강증진 및 의료서비스 시스템을 구축해 글로벌 헬스케어 시장에 공동으로 진출할 계획이다. 강성모 총장은 “50년 역사를 가진 선병원의 의료기술과 정보기술 분야 세계대학랭킹 20위권인 KAIST의 기술을 접목하면 '모바일 헬스케어‘ 분야에서 새로운 먹거리를 창출할 수 있을 것” 이라며 기대감을 표시했다. 한편, KAIST 정보과학기술대학은 개인의 생체정보 데이터를 통해 의료지식의 축적 및 의료 서비스에 연계 활용할 수 있는 모바일 헬스케어 시스템 개발을 추진 중이다. 이를 위해 전임직 교원 28명이 참여하는‘Dr. M 프로젝트’팀을 지난 3월 초 구성해 운영 중이다. 끝.
2014.06.09
조회수 10636
EEWS 대학원 최장욱 교수, '이달의 과학인상' 수상
우리 학교 EEWS 대학원 최장욱 교수가 지난달 30일 대전광역시에서 주관하는 이달의 과학자상을 수상했다. 이날 염홍철 대전시장은 총장실을 방문해 최 교수의 연구를 치하하고 상패를 전달했다. 최 교수는 최근 이차전지 분야에서 고용량 전극 소재 기술 및 신개념 웨어러블 응용 분야에서 괄목할만한 업적을 거뒀다.
2014.06.02
조회수 8994
고효율 나노발전기 상용화길 열어
아주 작은 움직임으로도 전기를 생산하는 나노발전기가 개발됐다. 몸에 붙이고 다니면 충전되는 웨어러블 전자기기 전력원 등 다양한 활용이 기대된다. 우리 학교 신소재공학과 이건재 교수팀은 레이저 박리 전사기술과 유연한 압전박막 소재를 활용해 기존보다 약 40배 높은 효율을 갖는 나노발전기 개발에 성공했다. 연구결과는 세계적 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 4월 23일자 표지논문으로 게재됐다. 나노발전기는 유연한 나노소재에 미세한 압력이나 구부러짐이 가해질 때 전기 에너지가 생성되는 기술이다. 전선과 배터리 없이도 에너지공급이 가능하기 때문에 휘어지는 전자제품은 물론 심장 박동기와 같이 몸속에 집어넣는 기기나 로봇의 에너지원으로도 활용 가능하다. 그러나 지금까지는 에너지 효율이 낮고 제작공정이 복잡해 상용화가 어려웠다. 이 교수 연구팀은 고온에서 결정화된 고효율 압전박막물질을 현재 상용화된 레이저 박리기술을 이용해 딱딱한 기판에서 플라스틱 기판으로 전사, 효율을 크게 향상시키면서도 대면적으로 양산 가능성을 높였다. 이번에 개발된 유연한 기판(2cm × 2cm)에 만들어진 나노발전기는 미세한 구부림에 의해 생성된 에너지(250V, 8㎂)로 105개의 LED를 작동시키는데 성공했다. 이 교수는 “이번에 개발된 고효율의 나노발전기술은 자연에서 발생하는 바람, 진동, 소리와 같은 미세한 에너지는 물론 심장박동, 혈액흐름, 근육수축·이완 등 사람 몸에서 발생되는 생체역학적 힘을 이용해 전기를 생산할 수 있는 무한 에너지원으로 사용될 수 있다”고 응용가능성에 대해 설명했다. 이와 함께 “발전효율이 세계최고기록보다 40여배 높고 대량 양산이 가능한 레이저 박리기술을 활용해 그동안 상용화를 가로막았던 저효율과 복잡한 제조공정의 문제점을 해결했다는데 큰 의의가 있다”고 말했다. 이 교수팀은 향후 압전박막물질을 삼차원으로 적층해 생성전력을 더욱 높이고 이를 동물에 이식하는 생체실험을 수행할 계획이다. 이번 연구결과는 미래창조과학부 도약연구사업과 ‘코오롱-카이스트 라이프스타일 이노베이션센터(KOLON-KAIST LifeStyle Innovation Center)’의 지원으로 수행됐다. 그림1. 레이저 박리 기술로 제작된 대면적 형태의 나노발전기 이미지(논문표지) 그림2. 플라스틱에 제작된 나노발전기에서 생성된 전력을 이용해 105개의 LED를 작동하는 모습
2014.05.15
조회수 16390
IT와 패션을 결합한 ‘입는 컴퓨터’ 경진대회 개최
우리 대학은 오는 11월 ‘2014 웨어러블 컴퓨터 경진대회(Wearable Computer Contest, WCC)’를 개최하고 5월 23일까지 참가 접수를 받는다. '웨어러블 컴퓨터'는 사용자가 이동 환경 중에도 자유롭게 사용할 수 있도록 신체 또는 의복에 착용할 수 있게 제작된 컴퓨터로, 스마트폰을 대체할 미래성장산업으로 최근 관심을 받고 있다. ‘스마트 패션을 통한 간편한 생활(smart Fashion to the simple Life)’을 주제로 진행되는 이번 대회는 지정 공모와 아이디어 공모로 나눠 진행된다. ‘지정 공모’는 IT와 패션을 결합해 입는 컴퓨터에 대한 아이디어를 시작품으로 제작하는 대회다. 서류심사를 거쳐 본선에 진출한 15개 팀에게는 △150만원의 시제품 제작비 △삼성전자의 스마트 IT 기기 △체계적인 교육 프로그램 등이 제공된다. ‘아이디어 공모’는 주제에 제한 없이 입는 컴퓨터에 대한 아이디어를 포스터 형식으로 제출하는 대회다. 본선 진출팀은 실물 크기의 모형을 제작해 본선대회에서 전시할 기회가 주어진다. 대회 위원장인 유회준 전기및전자공학과 교수는 “웨어러블 컴퓨터는 스마트폰 이후의 IT산업을 이끌어갈 대표적인 미래 성장산업”이라며 “이번 대회가 한국의 웨어러블 산업분야의 전문 인력을 양성하는 데 도움이 되기를 바란다”라고 말했다. 대회 홈페이지 (http://www.ufcom.org) 를 통해 5월 23일까지 접수하며 지정공모는 전국 대학(원)생이 팀을 이뤄서, 아이디어 공모는 자격에 제한 없이 참가할 수 있다. 한편, 지난해에는 전국의 대학에서 104개 팀이 본 대회에 참여했다. 대상은 충남대‘Jump’팀이 차지해 미래부장관상을 수상했다. 끝.
2014.03.24
조회수 11849
입는 기기용 플렉시블 패키징 기술 개발
우리 학교 신소재공학과 백경욱 교수 연구팀은 이방성 전도성 필름(ACF, Anisotropic Conductive Film) 특수 신소재를 이용해 전기가 잘 통하면서도 자유롭게 구부리거나 휠 수 있는 저가형 플렉시블 *패키징 기술을 개발했다. * 전자 패키징 기술 : 스마트폰, 컴퓨터, 가전기기 등 모든 전자제품의 하드웨어구조를 제작하는 기술이다. 다양한 반도체 및 전자부품 등을 매우 작고, 빠른 전기적 성능을 갖도록 해 전자기기의 크기, 성능, 가격을 결정한다. 따라서 미래의 입는 기기 전자제품을 구현하는데 있어서도 중요하다. 이 기술은 입는 기기의 중앙처리장치 및 메모리반도체, 다양한 센서반도체, 자유롭게 휘어지는 스마트폰, 플렉시블 디스플레이 등 다양한 전자제품 조립분야에 널리 활용될 것으로 기대된다. 입는 기기(웨어러블 컴퓨터)는 악세서리 형, 의류 일체형, 신체 부착형 등 다양한 형태의 제품으로 생활전반에 걸쳐 적용될 수 있다. 입는 기기를 사람의 몸에 탈 부착하려면 신체의 편안한 착용감을 갖도록 유연한 형태와 자유자재로 구부리거나 장치가 변형되는 특성이 요구된다. 이를 구현하기 위해서는 4가지 하드웨어 핵심기술인 △플렉시블 반도체 △디스플레이 △배터리 △패키징 기술이 모두 개발돼야 한다. 이미 플랙시블 반도체, 디스플레이, 배터리 기술이 성공적으로 개발되고 있으나, 모든 전자부품을 통합하기 위해서는 플렉시블 패키징 기술 개발이 중요하다. 패키징 기술은 커넥터 또는 솔더(납땜)를 사용하는 반도체 및 전자 부품의 전기접속 방법을 사용하고 있다. 이 기술은 구부리거나 변형 시 접속 부위에 손상을 유발해 휘어지는 전자기기에는 적용에 한계가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 전도성폴리머 소재를 사용해 반도체를 자유롭게 휠 수 있는 저가형 플렉시블 반도체 패키징 기술을 개발했다. 연구팀이 개발한 특수 이방성 전도성 필름(ACF) 신소재는 플랙시블 상태에서 전극과 전기적 접속을 잘 형성할 수 있는 ‘미세 전도성 입자’와 열에 의해 경화되며 전극을 감싸 구부릴시 유연하게 소자를 기계적으로 보호할 수 있는 최적화된 물성을 갖는 ‘열경화성 폴리머 필름’ 등으로 구성됐다. 연구팀은 기존의 두껍고 딱딱한 반도체 소자를 30~50㎛(마이크로미터, 100만분의 1미터) 두께로 얇게 갈아낸 후 플렉시블 기기용 이방성 전도성 필름(ACF) 신소재를 사용해 연성 기판에 패키징했다. 이 방법은 기존의 플렉시블 반도체 기술에 비해 매우 공정이 간단하고, 가격이 저렴한 장점이 있다. 개발된 플렉시블 패키징된 반도체는 직경 6mm(밀리미터) 수준까지 구부리더라도 전기적으로 우수하고 유연한 기계적 특성을 보였다. 이와 함께 크기가 작은 소자에 많은 입출력 패드를 넣어도 초미세입자에 의한 접속부의 연결로 협소한 전극 간격에서도 우수한 전기적 연결이 가능하다. 공정측면에서도 오염을 유발시킬 수 있는 재료나 공정 등을 사용하지 않아 환경 친화적이고 저렴한 생산라인을 구축할 수 있게 됐다. 백경욱 교수는 “웨어러블 기기를 통해 간단한 손짓으로 컴퓨터를 조작하고 전화, 문자, 메신저 등 다양한 정보를 편리하게 받아보는 시대가 올 것”이라며 “이번 패키징 기술 개발로 웨어러블 컴퓨터 시대가 한 발 더 앞당겨 질 것”이라고 연구 의의를 밝혔다.
2014.03.05
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옷처럼 입을 수 있는 신 개념 배터리 개발
- 구부리고, 접히고 구겨져도 작동이 가능한 이차전지 원천기술 개발 - - 휘어지는 유기 태양전지 접목한 새로운 개념의 충전 기술 기반 - 최근 국내 대기업간 휘어지는 스마트 폰 경쟁이 치열하다. 특히, 국내 기업인 S사와 L사는 휘어지는 배터리를 탑재해 눈길을 끌었다. 그러나 앞으로는 배터리를 옷처럼 입고 다니는 것은 물론 태양광으로 충전도 가능할 전망이다. 우리 학교 EEWS 대학원 최장욱(39) 교수는 같은 과 이정용(40) 교수, 기계공학과 김택수(36) 교수와 공동으로 휘는 것은 물론 접어도 안전하게 작동하면서 태양열로 충전하는 신 개념 배터리를 개발했다. 연구 결과는 나노과학분야 세계적 권위지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’지 5일자 온라인판에 게재됐다. 이번에 개발된 배터리를 이용하면 웨어러블 컴퓨터 기술개발이 탄력을 받을 것으로 기대된다. 또 아웃도어 의류에 적용할 경우 한겨울에도 입으면 땀나는 옷이 나올 것으로 예상된다. 휘어지는 전자기기는 미래 고부가가치 시장으로 여겨지고 있다. 삼성전자의 갤럭시 기어(Galaxy Gear), 애플(Apple)의 아이와치(i-Watch), 구글(Google) 글래스 등 다양한 입는 전자제품이 출시됐거나 시제품으로 소개됐으며 시장선점을 위한 기술경쟁은 더욱 치열해질 전망이다. 그러나 기존의 딱딱한 배터리는 입는 전자기기에 큰 장애물로써, 자유롭게 휘어지는 배터리를 개발하기 위해 많은 국내외 연구팀에서 노력하고 있다. 최 교수 연구팀은 옷으로 사용되는 섬유가 반복적인 움직임에도 변형되지 않는 점에 착안해 배터리에 유연한 특성을 부여했다. 연구팀은 폴리에스터 섬유에 전통적인 기술인 니켈 무전해 도금을 한 후, 전극 활물질로 양극에는 리튬인산철산화물을, 음극에는 리튬티타늄산화물을 얇게 도포해 유연한 집전체를 개발했다. 이처럼 섬유를 기반으로 개발된 배터리는 섬유의 유연함을 유지할 수 있어 구부림·접힘·구겨짐이 모두 가능하다. 기존 배터리의 집전체가 알루미늄과 구리를 사용해 몇 번만 접어도 부러지는 단점을 간단한 방법을 통해 획기적으로 개선한 것이다. 특히, 집전체 골격으로 쓰인 3차원 섬유구조는 반복적인 움직임에도 힘을 분산시켜 전극물질의 유실을 최소화하면서도 전지의 구동을 원활하게 해 5,000회 이상 접어도 정상적으로 작동했다. 현재는 2V의 전압과 85mAh의 용량을 나타냈으며, 이는 추가적인 최적화 과정을 통해 맞춤형 디자인을 할 수 있어 다양한 웨어러블 응용 분야에 적용될 수 있다고 연구팀은 설명했다. 게다가 이번에 개발한 배터리의 제조기술은 현재 양산 제조공정을 그대로 활용할 수 있어 생산라인의 재투자 없이 바로 적용될 수 있을 것으로 기대된다. 이와 함께 연구팀은 휘어지면서도 가벼운 특징을 갖는 유기태양전지 기술을 적용, 옷처럼 입고 구김이 가는 상태에서 태양광으로 충전하는 기능도 추가했다. 최장욱 교수는 “지금까지 입는 전자제품 개발에 있어 가장 큰 난관이었던 입는 배터리의 실마리를 풀어 미래 이차전지 분야 핵심원천기술로 활용될 것”이라며 “기존 이차전지 기업들과의 협력해 상용화되면 다양한 소형 모바일 전자기기를 입고 다니는 새로운 IT 시대를 가능하게 할 것”이라고 밝혔다.
2013.11.14
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