국내 연구진이 초미세 전자회로를 3차원(D) 인쇄하는 소재와 기술을 개발해 민간에 이전했다. 미세 전자부품도 3D프린터로 찍어내는 시대가 다가왔다.
한국전기연구원(KERI·원장 박경엽)은 설승권 나노융합기술센터 책임연구원팀이 '3D프린팅용 나노 전자잉크'와 '잉크 기반 고정밀 3D 프린팅 기술'을 대건테크(대표 신기수)에 이전했다고 12일 밝혔다.
전기가 통하는 수백 나노미터(㎚) 크기의 전자회로를 3D 프린팅 방식으로 제작할 수 있다. 기존 인쇄전자 기술로는 3차원 구조물을 만들지 못했다. 인쇄전자 영역을 3차원 형태 전자소자로 넓혔다는 점에서 의미가 있다.
최근 전기·전자 업계는 회로 집적도를 높이는 데 주력한다. 2D 기반으로는 고집적화에 한계가 있어 3D 형상 소자 제조 기술이 필요하다.
KERI 연구진은 그 동안 독자 개발해온 '메니스커스' 기반 3D 프린팅 기술을 발전시켰다. 메니스커스는 모세관 현상에 의해 물방울이 터지지 않으면서 외벽에 곡면이 형성되는 현상이다.
메니스커스 통로 내부에 나노 전자잉크가 쌓이면 3차원 구조체를 형성한다. 연구진은 용액 형상, 증발을 제어해 다양한 구조체를 인쇄하는 기술을 확보했다.
탄소나노튜브(CNT), 은 나노입자를 이용한 3D프린팅용 전자잉크를 개발했다. 2차원 전자잉크만큼 점도가 낮으면서 전기 특성이 우수한 3차원 구조물을 만들 수 있다.
잉크 기반의 새로운 3D프린팅 기술도 개발했다. 표면장력을 이용해 펜으로 글씨를 쓰는 것과 같은 원리다. 잉크 방울을 형성하거나 압력을 가하는 기존 방식과 다르다. 제작된 패턴의 해상도를 높이는 장점이 있다.
연구진은 센싱변환기, 에미터, 안테나, 인덕터 등 제작에 새로 개발한 소재와 기술을 적용했다. 다양한 형상의 3차원 구조물 제작이 가능하다는 사실을 입증했다.
설승권 책임연구원은 영화 '아이언맨'을 예로 들어 “기존 3D 프린팅 기술이 아이언맨 바디(몸체 외형)만을 만든다면 3D 인쇄전자는 전자소자·부품까지 완벽한 아이언맨을 3D프린팅으로 만들 수 있다”고 설명했다.
송준영기자 songjy@etnews.com
