GIST 연구팀, 체내 삽입형 전자소자 원천기술 개발

(광주=뉴스1) 전원 기자 = 국내 연구진이 물속에서도 장시간 안정적으로 작동이 가능한 초전압 전자소자의 원천 기술을 개발했다.

이로 인해 체내에 삽입할 수 있는 소자나 다양한 수질센서 개발에 기여할 것으로 기대되고 있다.

광주과학기술원(GIST)는 18일 신소재공학부 윤명한 교수와 박성준 박사과정생이 용액공정 기반 산화물 초박막으로 물속에서 장시간 안정적으로 구동이 가능한 초저전압 전자소자의 워천기술을 개발했다고 밝혔다.

이번 연구는 미래창조과학부 글로벌프론티어사업(나노기반 소프트일렉트로닉스 연구단)과 한국연구재단 신진연구자지원사업의 지원을 받아 진행됐다.

연구 결과는 지난 14일자 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 온라인판에 게재됐다.

체내 삽입형 전자소자와 관련된 기술은 최근 질병 진단이나 치료 목적으로 각광을 받고 있지만 체내에 독성을 유발하는 등 상용화에 어려움을 겪고 있는 상태였다.

이에 연구팀은 기존의 저비용 용액공정 금속산화물 제작 방법 중 새로운 투명 반도체 조성을 개발해 수용액상에서 녹지 않고 구동 시 물의 전기 분해 없이 장시간 구동 가능한 단위소자를 개발했다.

특히 기존의 상용 박막 전자소자의 구동 전력 대비 20배 이상 절감할 수 있는 효과를 확인했다.

연구팀은 매우 낮은 극소 전압에서도 고품위의 전자소자의 성능을 갖고 있기 때문에, 인체 내부에 삽입 시 유해성이 낮고 인체에서 흘러나오는 미약한 신호를 낮은 전력에서도 쉽게 감지할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

특히 기존 초박막 실리콘 및 산화물 반도체와 달리 인체 내에 다량으로 존재하는 것으로 알려진 나트륨·칼륨·염소·인산염 이온이 존재하는 수용액에서도 장시간 동안 소자 성능이 유지된 것으로 확인돼 향후 체내 삽입형 소자 및 바이오센서에 적극 활용될 수 있을 것으로 보고 있다.

윤명한 교수는 "이번 연구로 저비용으로 인쇄가 가능하면서 수용액 전해질에서 안정적으로 구동이 되는 고성능 산화물 반도체가 개발됐다"며 "고비용 초박막 실리콘에 집중된 전자소자 트렌드에서 탈피해 미래 전자소자 기술의 저변을 확장하고 다양한 수질센서 또는 인체 삽입형 전자소자 개발에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

junwon@