한승용 교수(기계공학과) 연구팀이 고강도·고유연의 섬유 강화 오리가미(Origami) 전자장치를 개발하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.

아주대 기계공학과 박사과정의 공도현 학생, 석사과정의 황수현·강민지 학생이 제1저자로 참여했다. 

한승용 교수는 교신저자로 함께 했다.

오리가미는 ‘종이접기’를 뜻하는 말로, 최근 유연한 전자소자를 통해 접었다,

펴는 등 형상을 3차원으로 변형할 수 있는 기술이 주목받으면서 오리가미 구조를 디스플레이 등 전자장치에 적용하려는 시도가 활발하다.

현재의 소비자들에게 선을 보인 디스플레이 기술은 접히는 곳이 두 군데인 두 번 접는 휴대폰 정도로, 아직 안쪽으로 접는 인폴딩은 가능하나 바깥쪽으로 접는 아웃폴딩은 구현이 어렵다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 섬유, 그중에서도 ‘나일론’을 이용해 이러한 문제를 해결하고자 연구를 이어왔다.

접을 수 있는 유연한 고분자 소재 기반의 전극(PEDOT:PSS)에 찢어지지 않는 나일론 섬유를 내장한 복합체를 적용했다.

연구팀이 개발한 유연 전극은 디스플레이 장치를 접는 과정에서 발생하는 굽힘 응력을 최소화하고 전도성 변화를 억제해, 기존 기술에서 반복 접힘 시 발생하던 성능 저하 문제를 근본적으로 해결했다.

새로 개발한 전자장치가 2만 회 이상의 반복적인 접기와 펼침에도 기계적·전기적 특성을 안정적으로 유지할 수 있음을 확인했다.

또 ▶섬유 강화된 고강성 고유연 전자장치를 활용해 화면의 크기를 25배 축소시켜 휴대성을 극대화할 수 있는 플래셔(Flasher) 구조 ▶반지와 같은 3차원 원통형 구조로 변형되어 웨어러블 터치패널로 활용될 수 있는 크래슬링(Kresling) 구조 등 다양한 오리가미 구조를 적용해 형상을 자유롭게 변형할 수 있는 디스플레이로서의 응용 가능성을 직접 확인했다.

한승용 교수는 “그동안 오리가미 기술이 적용된 전자장치가 상용화되지 못했던 가장 큰 걸림돌이 바로 접힘 부위의 전도성 불안정과 내구성 저하였다”며 “연구를 통해 나일론 이외의 다른 섬유로도 확장이 가능할 것으로 보여진다”고 말했다.

한편, 해당 내용은 ‘디스플레이 어플리케이션을 위한 고강도·고유연의 섬유 강화 오리가미 전자장치(Fiber-Reinforced Origami Electronics with High Rigidity and Flexibility for Display Applications)’라는 제목으로 이달 ‘npj 플렉서블 일렉트로닉스(npj Flexible Electronics)’에 게재됐다.