[기계신문] 플렉서블(flexible) 혹은 웨어러블(wearable) 전자기기는 4차 산업혁명 시대의 핵심기술로써 가볍고 유연하면서 보다 간편하게 휴대할 수 있는 형태로 발전되고 있다.
최근에는 플렉서블 디스플레이를 필두로 플렉서블 태양전지, 웨어러블 전자기기 등 다양한 분야에서 연구가 진행되고 있다. 이러한 플렉서블 전자기기의 가장 큰 특징은 구부리는 등 형상이 변해도 그 기능을 유지한다는 점이다.
그동안 대부분의 플렉서블 전자기기 관련 연구는 외력에 의한 수동적인 변형만을 고려하여 전기적 성능이나 기계적 유연성을 증가시키는 것을 주요 목표로 진행되어 왔다.
수동적인 변형이 가능한 전자기기에서 더 나아가 능동적으로 곡률 변형이 가능한 플렉서블 전자기기가 개발된다면 기존에 비해 더욱 폭넓은 활용 가능성을 보여줄 것으로 기대된다.
이에 광주과학기술원(GIST) 기계공학부 이종호 교수 연구팀은 플렉서블 전자기기에 활용될 수 있는 ‘자가 변형 필름’을 개발했다고 밝혔다.
기존에 개발된 플렉서블 전자기기들은 유연성을 위해 대부분 얇은 필름 형태를 가지고 있다. 이러한 특징을 유지하면서도 움직임을 주기 위해서는 결합되는 엑추에이터 또한 얇은 필름 형태가 요구된다.
연구팀은 전기로 동작할 수 있는 얇은 형상 기억 합금을 일정한 간격을 가진 블록으로 필름에 부착하여, 자가 변형 필름을 제작하였다. 제작된 필름은 두께가 약 250 마이크로미터(㎛)로 매우 얇아서, 플렉서블 전자기기에 결합한 채 휘어져도 전자기기에 가해지는 변형이 최소화된다.
사용된 형상 기억 합금은 열이 가해지면 수축하는 특징이 있다. 형상 기억 합금의 특성과 필름의 탄성을 이용하여 굽혔다 펴지는 양방향 동작이 모두 가능하다.
또한 가해진 전류에 따라 휘어지는 정도를 제어할 수 있다. 합금을 고정시키는 블록의 배열 및 필름 기판의 디자인 요소에 따라 다양한 모양으로 제작할 수 있다.
이종호 교수는 “추후 컨텐츠 혹은 상황에 따라 형상이 변하는 디스플레이, 스스로 말렸다가 펼쳐지는 태양전지 등 다양하고 능동적인 플렉서블 전자기기나 소프트 로봇 등에 적용할 수 있을 것”이라고 설명했다.
이번 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업, 광주과학기술원 GRI, GIST-Caltech 사업의 지원으로 수행되었으며, 로봇연구 분야 국제학술지 소프트 로보틱스(Soft Robotics) 7월 23일자 논문으로 게재되었다.