아주대학교는 본교 연구팀이 고강도의 합성섬유인 케블라(Kevlar)를 이용해 반복적으로 구기거나 접었다가 펼 수 있는 전개형 전자장치를 개발했다고 17일 밝혔다. 전개형 전자장치란 공간 활용도를 극대화하기 위해 평소에는 작게 구기거나 접어서 보관하다가 필요할 때 펼쳐 사용할 수 있는 기기를 뜻한다. 

이 장치는 접히거나 구겨지는 부분에서의 전도성을 일정하게 유지하기 어렵다는 점과 반복적으로 접었다가 펴면서 발생하는 내구성 문제 등이 한계로 지적돼왔다. 특히 유연성이 좋으면서도 인장강도(재료의 세기를 나타내는 힘)가 높은 장치를 만들기가 어려워 한계를 극복하기 위한 연구가 이어졌다.

이에 아주대 기계공학과 자연모사실험실 연구진은 생명력이 강하고 쉽게 상처를 입지 않는 식물 질경이의 잎맥 구조에 영감을 얻어 고강도 섬유 케블라를 새로운 전자 복합소재에 적용했다. 연구팀은 중립면 이론(Neutral Plane Theory)과 변형공학을 토대로 전자 복합소재를 설계해 케블라 섬유를 이에 내장했다. 연구팀은 이렇게 개발한 새로운 소재가 75만 회 이상의 반복적 구김 및 접힘과, 소재의 무게 대비 6천667배 이상의 하중을 견뎌내며 기계적, 전기적 안정성을 유지했다는 사실을 확인했다고 밝혔다. 이는 기존 소재들과 비교할 때 약 15배 이상의 접힘 내성과 2배 이상의 인장강도를 보인 것이라고 덧붙였다.

또 연구팀은 해당 소재를 활용할 경우 전자장치의 구겨지거나 접히는 면에서의 전도성도 일정하게 유지됐다고 부연했다. 연구를 주도한 한승용 아주대 기계공학과 교수는 "새로 개발된 소재는 향후 구겨서 휴대할 수 있는 TV 등 디스플레이를 비롯해 인체 삽입형 바이오 센서 제작과 우주항공산업 등 여러 분야에 유용하게 활용될 수 있을 것"이라고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 기초연구지원, 나노·소재 기술개발 사업, 한국연구재단의 중견 연구지원을 받아 수행됐다.

이번 연구 결과는 글로벌 저널 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances)에 지난달 온라인으로 게재됐다.

◆ 참고 : Science Advances(2025), Deployable electronics with enhanced fatigue resistance for crumpling and tension https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr3654