▲ 이번 개발을 이끈 박정기 교수, 이승우 교수와 회로 개념도.

금속회로의 반복된 구부림으로 피로가 쌓이면 전자기기 전체를 교체해야 하는 불편함이 있었는데, 이를 레이저로 간단히 원상복구 할 수 있는 기술이 개발됐다.

KAIST(총장 강성모) 생명화학공학과 박정기·김희탁 교수는 성균관대학교 성균나노과학기술원(SAINT) 이승우 교수와 공동으로 ‘빛을 이용한 자기회복 전기회로’를 세계최초로 개발했다고 15일 밝혔다.

개발된 회로는 발표할 때 쓰는 일반 레이저포인터를 2분 정도 조사하는 것만으로도 끊어진 부위를 처음처럼 수리할 수 있다.

휘고 접고 비틀어도 잘 작동되는 연성기판을 사용하기 때문에 플렉시블 전자기기나 웨어러블 컴퓨터는 물론 움직임 많은 인간형 로봇의 전선으로 적용가능하다.

최근 얇고 휘어지는 고집적회로를 내장한 전자기기는 고장 난 부분만 수리하기가 어려워 주로 모듈단위로 바꿔야하기 때문에 비싼 수리비용과 자원낭비 문제가 있었다.

연구팀은 조사되는 빛의 편광 방향과 나란하게 움직이는 아조고분자를 휘어지는 성질이 있는 연성필름에 코팅했다. 그 위에 전기전도도가 우수하며 손쉽게 합성이 가능한 은나노와이어(AgNW)를 도포해 휘어지는 전기회로를 완성했다.

회로가 끊어진 부분에 500mw/㎠(단위면적당 발광 에너지) 세기의 레이저 빛을 조사하자 아조고분자가 편광방향과 나란하게 움직였다. 이와 동시에 도포된 은나노와이어가 아조고분자와 같이 움직여 끊어진 부분이 다시 접착돼 단락된 전기전도도가 회복됐다.

이같은 복구는 전자스프레이로 뿌린 AgNW의 면적 비중이 15~20%가량 차지했을 때 3회에서 5회가량 가능했으며, AgNW의 두께와는 큰 연관성을 찾을 수 없었다.

박정기 KAIST 교수는 “플렉시블 전자기기의 전기회로 단락문제를 해결해 전자기기 사용수명을 연장시킬 수 있는 가능성을 제시했다”며 “영화 속 아이언맨도 탐낼만한 차세대 신기술”이라고 말했다.

이승우 성균관대학교 교수는 “기존 자기회복 전기회로 기술의 단점이었던 고온을 사용하거나 해로운 용매를 사용하는 것과 같은 복잡한 회복과정이 없다”며 “주변에서 쉽게 구할 수 있는 레이저를 쏘아주면 끊어진 전기전도도가 회복되는 전기회로를 세계 최초로 개발했다”고 이번 연구의 의의를 밝혔다.

이번 연구는 재료 분야의 세계적 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’ 9월16일자로 실렸다.

▲ 크랙이 있는 아조고분자에 크랙과 수직한 편광을 갖는 빛을 조사하자 2분 후 회복되는 모습.