경희대학교는 화학공학과 오진영 교수 연구팀이 체내에 전자기기를 안전하게 삽입할 수 있는 생체친화적 신축성 반도체를 개발했다고 3일 밝혔다. 이 기술로 기존에 발생하던 염증과 조직 손상 문제를 근본적으로 개선했다. 이번 성과는 국제학술지 '네이처 일렉트로닉스'에 게재됐다.
연구팀은 의료용으로 사용되는 고무와 고성능 유기 반도체를 결합해 피부처럼 부드럽고 늘어나면서도 체내 환경에서 안정적으로 작동하는 신축성 반도체를 구현했다. 특히 황 원자를 활용한 가황 공정을 통해 기계적 내구성과 화학적 안정성을 확보했고, 금-은 이중 금속 전극을 적용해 체액 속에서도 부식 없이 장기간 성능을 유지했다.
또한 사람의 피부세포와 면역세포를 이용한 체외 실험에서 세포 생존율과 유전자 발현에 악영향이 없음을 확인했고, 항균 성능도 입증했다. 체내 동물 실험에서 생쥐 피하에 소자를 30일간 이식했고, 염증, 조직 손상이 나타나지 않았고, 삽입된 반도체도 안정적으로 작동했다.
연구팀은 이번에 개발한 반도체를 단일 트랜지스터 소자 적용 수준에서 그치지 않고, 여러 개를 연결해 디지털 논리회로와 능동 매트릭스 배열 구조로 응용 가능성을 확장했다. 이를 통해 실제 의료기기처럼 복잡한 장치 안에서도 안정적으로 작동할 수 있음을 증명했다.
오 교수는 “이번 연구는 반도체 소자의 신축성과 생체 안정성을 동시에 확보한 최초의 사례로, 체내 전자기기의 장기 상용화를 앞당길 수 있는 전환점이 될 것”이라며 “향후 스마트폰을 잇는 차세대 전자기기 폼팩터로 발전할 잠재력이 크다”고 말했다.
권미현 기자 mhkwon@etnews.com
