3D 구조 디바이스를 '풍선 불 듯' 제작
3D 구조 디바이스를 '풍선 불 듯' 제작
  • 강지희
  • 승인 2019.10.08 00:15
  • 조회수 1176
  • 댓글 0
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연구 논문이 게재된 ACS Applied Materials & Interfaces 표지. 출처: DGIST

DGIST는 로봇공학전공 김소희 교수 연구팀이 3D 구조의 유연한 의료용 디바이스 제작 원천기술을 개발했다고 밝혔습니다. 연구팀이 개발한 원천기술은 향후 관련 전기 자극 장치나 소프트 로봇 개발에 활용될 전망입니다. 해당 연구 논문은 <ACS Applied Materials & Interfaces>에 게재됐습니다. 또한 논문에 소개된 원천기술은 다수의 국내외 특허로 이미 출원 또는 등록된 상태라고 합니다.

 

김소희 교수 연구팀은 플라즈마를 이용해 고분자 박막의 일부분을 선택적으로 접합시키는 방법을 응용한 새로운 3D 구조물 제작 기술을 개발했습니다. 기술을 적용할 경우 기존 제작 방식보다도 손쉬운 3차원 구조물 제작이 가능하며 향후 관련 연구에 긍정적인 영향을 줄 전망입니다.

 

차원을 바꾸는 차원이 다른 방법 

 

유연성과 신축성을 갖는 3차원 구조물을 형성하기 위한 기존 기술로는 패턴 트랜스퍼 또는 수작업을 통한 필름 접착 방식이 있습니다. 기존의 유연한 3차원 구조물은 구조물의 면 위·아래로 접착제를 이용해 필름을 직접 붙이거나 이미 만들어진 구조체를 기판 위에 그대로 옮겨와 붙이는 등 수작업이 불가피했습니다. 이러한 측면은 제작 효율을 낮추기 때문에 관련 연구와 개발에 많은 걸림돌이 돼 왔죠.

선택적 층간 접착 기술로 제작된 다양한 유연성 3차원 구조물. 출처: DGIST

반면 김소희 교수 연구팀은 두 고분자 박막에 플라즈마 처리를 진행해 가장자리만 접착시켰습니다. 또한 접착되지 않은 부분에는 공기나 유체를 주입해 부풀려 3D 구조를 형성했습니다. 추가로 연구팀이 개발한 기술은 기존 방식과 달리 생성된 3차원 구조물 안쪽과 바깥쪽에 간편한 금속 도선 설치가 가능한데요. 덕분에 각종 센서나 액츄에이터로 활용이 가능합니다. 참고로 액츄에이터는 동력을 이용해 기계를 동작시키는 구동 장치를 말합니다.

 

연구팀이 개발한 기술을 활용하면 복잡한 표면에도 밀착되는 맞춤형 3차원 구조의 디바이스 제작이 가능합니다. 연구팀의 기술은 디바이스를 위치시켜 풍선 불 듯 부풀려 설치하기 때문에 뇌처럼 복잡한 표면을 지닌 신체 부위에도 맞춤형 설계가 가능하죠.

유연하고 부드러운 3차원 디바이스에 LED를 연결해 작동시킨 모습. 출처: DGIST

또한 연구팀의 기술은 다루기 까다로운 3차원 미세전자기계시스템(Microelectromechanical System, MEMS) 구조물에 손쉽게 수십 마이크로미터 굵기의 도선을 형성할 수 있습니다. 미세전자기계시스템이란 기계적 구조물과 전자 회로가 결합된 초소형 정밀 기계 제작 기술을 말하는데요. 이를 활용한다면 뇌를 포함한 신체 기관 내 압력 측정, 전기 자극 및 탐지가 가능한 장치, 소프트 로봇 등 폭넓게 활용이 가능합니다.

김소희 교수의 연구팀. 출처: DGIST
김소희 교수의 연구팀. 출처: DGIST

연구팀은 "마이크로미터 단위의 굵기를 갖는 도선이 포함된 밀리미터 내지 센티미터 크기의 3차원 유연 구조물과 디바이스를 제작 가능하게 함으로써 기존 기술로 구현할 수 없던 새로운 3차원 구조물 제작의 원천기술을 제시했다는데 의의가 있다"고 밝혔는데요. "이 기술을 실용화하려면 구체적인 적용 분야에 대한 제시가 필요해 현재 후속 연구 중에 있다"며 "본 제작 기술을 활용해 기존의 방식으로는 해결할 수 없었던 문제의 해결이 가능한 새로운 개념의 다양한 의공학적 디바이스로 발전시켜 가고자 한다"는 목표를 전했습니다. 

 

##참고자료##

 


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