국립부경대-한양대, 유기 전자소자 분리·재사용 기술 세계 최초 개발

[시사매거진 이규혁 기자] 국립부경대학교와 한양대학교 공동연구팀이 유기 전자소자의 분리 및 재사용 기술을 세계 최초로 구현했다.

연구팀은 국립부경대 화학공학과 우규원(4학년), 이창민(3학년) 학생과 김용희 연구교수, 이은광 교수, 한양대 유호천 교수로 구성됐으며, 유기 전자소자 분야에서 차세대 재생 소자인 ‘π-이온 필름(π-ion film)’을 개발하고, 이를 기반으로 한 모듈형 시냅스 전자소자와 저전력 신경모방 컴퓨팅 플랫폼의 작동 원리를 규명했다.

최근 인공지능 기반 엣지 컴퓨팅(Edge AI)과 유연 전자소자 기술의 발전에 따라, 저전력 구동과 생체 적합성을 갖춘 유기 전기화학 트랜지스터(OECT)에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 기존 OECT는 유기 반도체층의 비가역적 열화로 수명이 짧고 재사용이 어려워 전자 폐기물 증가와 비용 부담을 유발하는 한계가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 유기 반도체(P3HT)와 이온성 액체(BMIM:TFSI)를 결합한 ‘π-이온 필름’을 개발해 탈부착 가능한 형태로 제작했다. 이 필름은 전기화학적 안정성과 신경모방 특성을 동시에 구현했으며, 64개 소자로 구성된 대면적 어레이 제작에도 성공해 바이오센서, 웨어러블 의료기기, AI 엣지 디바이스 등 다양한 분야로의 확장 가능성도 제시했다.

이번 연구는 유기소자의 재사용을 가능하게 해 기존 일회용 구조의 한계를 극복하고, 부품만 교체해 기능을 유지할 수 있는 모듈형 전자소자의 가능성을 제시한 것으로 평가된다. 특히 전자 폐기물 저감과 지속 가능한 전자기기 제조의 기반 기술로 주목받고 있다.

이은광 교수는 “이번 연구는 신경모방 전자소자의 지속가능성과 모듈화를 동시에 실현한 첫 사례로, 향후 산업화에 크게 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구 결과는 재료과학 분야 세계적 학술지 Advanced Materials(IF 29.4)에 게재됐으며, 한국연구재단(NRF), 국립부경대 산학협력단, 인공지능반도체 전문인력양성사업(IITP), 산업통상자원부(MOTIE)의 기술혁신사업의 지원을 받아 수행됐다.