KAIST 기계공학과 박인규 교수팀과 ETRI 공동연구팀이 나무뿌리가 흙에 단단히 고정되는 구조를 모방해 7배 늘어나도 성능을 유지하는 ‘생체모사 인터페이스 설계(BIEFI)를 개발했다.
공동연구팀은 나무의 주 뿌리와 보조 뿌리 구조를 설계에 적용해 응력을 분산시키면서 기계적 맞물림으로 두 기판 간 강력한 접착력을 구현했다.
이 구조는 주 뿌리가 응력을 효과적으로 분산시키며 인터페이스 균열을 지연시키고, 보조 뿌리는 기판 사이 접착력을 강화해 다양한 변형에도 높은 신뢰성과 소자성능을 제공한다.
이를 통해 연구팀은 최대 700%까지 늘어나는 신축성을 확보하고, 1000회 이상의 늘림, 비틀림, 압축 등 물리적 변형에도 안정적인 구조를 확보했다.
실제 이 기술을 실시간 운동 데이터를 측정하는 스마트 저항밴드에 적용하면 운동 강도와 균형을 정밀 분석할 수 있어 다양한 피트니스에 활용할 수 있다. 또 스트레처블 LED 디스플레이, 유연한 태양전지 등에도 유용하다.
박 교수는 “이번 연구는 웨어러블 헬스케어, 소프트 로봇, 전자피부, 의료센서 등 다양한 분야에 적용 가능하다”며 “기존 신축성 전자소자의 기술적 한계를 해결하고 차세대 전자기기의 기능향상을 앞당기도록 후속 연구를 진행할 예정”이라고 말했다.
한편, 이번 연구는 KAIST 기계공학과 굴 오스만 박사과정이 제1저자로, KAIST의 박인규·김택수 교수와 ETRI 김혜진 박사가 연구를 총괄했고, 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 2025년 2월 온라인으로 출판됐다.
(논문명: Bioinspired Interfacial Engineering for Highly Stretchable Electronics)
