"전자기기 폐기물, 벌레가 먹고 분해"…GIST-인하대, 친환경 전자소자 개발

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 국내 연구진이 센서, 반도체, 메모리 등 전자소자를 벌레가 먹어 분해할 수 있는 기술을 개발했다. 이번 연구는 실제 작동하는 전자소자 전체가 분해될 수 있음을 입증한 것으로, 사용 후 회수가 어려운 일회용 전자기기의 폐기물 문제를 해결할 새로운 가능성을 제시했다.

광주과학기술원(GIST)은 신소재공학과 윤명한 교수와 인하대학교 화학공학과 심봉섭 교수 공동 연구팀이 사용 후 벌레가 먹어 분해할 수 있는 친환경 전자소자를 개발했다고 6일 밝혔다.

최근 환경 모니터링과 바이오센서 기술의 발전으로 다양한 장소에서 데이터를 실시간으로 수집하는 저비용 센서의 수요가 늘고 있으나 사용 후 회수가 쉽지 않아 전자폐기물로 남는 경우가 많다.

공동연구팀은 바이오센서와 환경센서에 활용되는 소자인 '유기 전기화학 트랜지스터'(OECT)가 인쇄공정을 이용한 대량 생산에 유리하지만, 사용 후 폐기 문제는 여전히 과제로 남아 있는 문제점에 연구의 주안점을 뒀다.

공동연구팀은 벌레가 섭취할 수 있는 점토 광물인 몬모릴로나이트(Montmorillonite, MMT)를 OECT에 널리 사용되는 전도성 고분자 재료인 'PEDOT:PSS'와 결합해 분해 가능성과 전기적 성능을 모두 갖춘 복합 소재를 개발했다.

PEDOT:PSS는 전도성을 띠는 'PEDOT', 절연성 고분자 'PSS'를 혼합한 전도성 고분자이다.

이어 실제로 벌레가 소자를 분해할 수 있는지 확인하기 위해 슈퍼웜(Superworm)을 이용한 실험을 진행한 결과 실험 기간 동안 슈퍼웜은 △활성층 △기판 △전극 등을 포함한 3㎝×3㎝ 크기의 소자 전체를 약 1주일 만에 완전히 섭취했다.

또 배설물(frass) 분석 결과, 단순히 잘게 부서진 것이 아니라 화학적 변화를 동반하는 실제 분해가 진행됐음을 확인했다.

이번 연구는 환경 모니터링 센서, 헬스케어 센서, 스마트 농업용 센서 등 사용 후 회수가 어려운 분야에 적용돼 전자폐기물 문제를 줄일 수 있는 새로운 대안을 제시했다.

윤명한 교수는 "친환경 소재를 사용한 소자 전체가 벌레에 의해 분해될 수 있음을 입증했다는 점에서 의미가 있다"며 "향후 지속가능한 전자소자 개발과 친환경 전자기기 연구에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대한다"고 말했다.

GIST 윤명한 교수와 인하대학교 심봉섭 교수가 지도하고, GIST 나현준·인하대학교 홍영범 박사과정생, GIST 조일영 박사·이다영 박사후연구원이 공동 제1저자로 참여한 이번 연구결과는 미국화학회(ACS)가 발행하는 고분자 과학 분야 국제학술지 'ACS Polymer Science & Technology'에 6월 29일 온라인 게재됐다.

기술이전 관련 협의는 기술사업화센터를 통해 진행할 수 있다.

kanjoys@news1.kr