인체삽입 전자소자 원천기술 개발 GIST 윤명한 교수팀 “수용액 전해질서 안정적 구동…바이오센서 등 활용 기대” 박은성 기자 pes@kjdaily.com

2015년 08월 20일(목) 20:17

“미래 전자소자 기술의 저변을 확장하고 다양한 수질(水質)센서 또는 인체 삽입형 전자소자 개발에 기여할 것으로 기대됩니다.”

이 지역 대학 교수 연구팀이 체내 삽입형 전자소자를 위한 원천기술을 개발해 주목을 끌고 있다. 더욱이 이번 연구는 저비용으로 인쇄가 가능하면서 수용액 전해질에서 안정적으로 구동이 되는 고성능 산화물 반도체가 개발됐다는 점에서 큰 의미를 두고 있다.

주인공은 지스트(GIST 광주과학기술원) 신소재공학부 윤명한(사진) 교수팀.

18일 지스트에 따르면 윤 교수팀이 용액공정 기반 산화물 초박막으로 물속에서도 장시간 안정적으로 구동 가능한 초저전압 전자소자의 원천 기술을 개발했다.

최근 질병 진단 또는 치료 목적의 체내 삽입형 전자소자 관련 기술이 각광을 받고 있지만, 대부분의 전자소자 활성층은 체액 등 다량의 이온을 포함한 수용액상 전해질과 접촉하면 쉽게 분해되거나 수용액상에서 구동 시 높은 구동 전압에 의해 물의 전기분해가 일어나 체내 독성을 유발해 상용화에 어려움을 겪고 있다.

이에 연구팀은 기존의 저비용 용액공정 금속산화물 제작 방법 중 새로운 투명 반도체 조성을 개발해 수용액상에서 녹지 않고 구동 시 물의 전기 분해 없이 장시간 구동 가능한 단위소자를 개발했다.

연구팀이 개발한 전자소자는 수용성 전해질 기반 소자 중 세계 최고 수준의 천만배 이상의 전류 점멸비와 높은 전하이동의 값을 보였다.

이는 매우 낮은 극소 전압에서도 고품위의 전자소자의 성능을 갖고 있기 때문에 인체 내부에 삽입 시 유해성이 낮고 인체에서 흘러나오는 미약한 신호를 낮은 전력에서도 쉽게 감지할 수 있을 것으로 예상된다.

특히 기존 초박막 실리콘 및 산화물 반도체와 달리, 인체 내 체액에 다량으로 존재하는 것으로 알려진 나트륨·칼륨·염소·인산염 이온이 존재하는 수용액에서도 장시간 동안 소자 성능이 유지됨을 보여, 향후 체내 삽입형 소자 및 바이오센서에 적극 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

윤 교수는 “이번 연구로 미래형 전자소자의 근간이 될 수 있는 신개념의 전자소자구조를 제시함과 동시에 인체 삽입 형 전자 소자, 생화학 센서, 그리고 수질검사센서 등 다양한 수용성 환경에서 안정적으로 구동 가능한 기능성 소자를 저비용으로 제작하고 이의 개발과 응용에 적극 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다./박은성 기자 pes@kjdaily.com