3D 프린팅 기술의 적층 원리를 보여주는 모식도. 잉크의 메니스커스 표면에서 용매가 증발하면 나노물질 사이에 반데르발스 힘(분자내 강한 인력)이 작용하여 적층되게 된다. /사진제공=한국전기연구원국내 연구진이 머리카락보다 가는 전자회로를 3차원으로 인쇄할 수 있는 프린팅 기술을 개발했다. 펜으로 글씨를 쓰듯 찍어내는 새로운 방식이다.
한국전기연구원(KERI)은 설승권 책임연구원팀이 전기가 통하는 잉크로 수백nm(나노미터·1nm=10억 분의 1m) 크기의 3차원 전자회로를 인쇄할 수 있는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
최근 웨어러블 전자기기가 발달하며 여기 들어가는 전자회로 역시 유연한 기판 위에 집적화하려는 연구가 세계적으로 활발하다. 이런 추세 속에서 연구진은 기존 2차원(2D) 전자회로를 3차원(3D)으로 인쇄해 집적도를 높이기로 했다.
설 연구원은 “‘아이언맨 수트’ 제작을 예로 들겠다”며 “기존 3D 프린팅 기술로는 수트 몸체를 만드는 것에 그쳤지만, 이번 연구 결과를 적용하면, 수트에 들어가는 전자부품까지 인쇄가 가능해진다”고 소개했다.
설승권 한국전기연구원 책임연구원 /사진제공=한국전기연구원연구진은 3D 프린팅으로 회로를 찍어내는 잉크부터 개발했다. 소재는 탄소나노튜브와 은 나노입자를 선택했다. 이어 이 잉크로 다양한 3차원 형상을 인쇄하는 독창적인 방법도 고안했다. 잉크의 표면 장력을 이용해 펜으로 글씨를 쓰듯 인쇄하는 것이다. 보통 프린팅 기술에는 잉크를 뿌리기 위해 압력을 가해야 하는데, 이 과정이 필요 없다. 이번에 개발된 기술을 사용하면 다양한 소재로 마이크로, 나노미터 수준의 기능성 3차원 미세구조물을 제작할 수 있다. 연구진은 전자소자의 미세 3D 모듈 제작에 이 기술을 성공적으로 적용해 다양한 형상의 3차원 구조물 제작이 가능함을 증명했다.
이번 연구 결과는 국제학술지 ‘ACS 어플라이드 머티리얼즈 앤 인터페이스’(ACS Applied Materials & Interfaces) 5월 25일 자와 ‘ACS 나노’(ACS Nano) 작년 8월 26일 자에 나뉘어 실렸다.
