투명성·신축성 높인 하이드로젤 기반 터치패널 개발 서울대 선정윤 교수, 웨어러블 디스플레이 산업 발전 가능성 높여 하이드로젤은 수분을 90% 이상 포함한 고체로, 물을 잘 흡수하는 성질을 갖고 있다. 기저귀 흡수층·콘택트렌즈 등 일상에서 쉽게 볼 수 있는 다양한 물건을 만드는 데 활용된다. 몸 안에 들어가도 세포를 손상시키지 않기 때문에 치료 약물을 전달하는 매개체로 화학 분야에서도 주목받고 있다. 국내 연구진이 하이드로젤이 고체지만 액체와 비슷한 성질을 갖고 있다는 점에 착안해 신축성 높은 신개념 터치패널의 소재로 발굴했다. 나아가 전자 대신 이온으로 신호를 전달하는 재료 연구 분야인 이오닉스(ionics)의 경쟁력을 입증했다는 평가를 받고 있다. 과학기술인상 4월 수상자로 서울대학교 재료공학부 선정윤 교수를 선정했다고 과학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 ‘과기정통부’)와 한국연구재단(이하 ‘연구재단’)은 밝혔다.과기정통부와 연구재단은 선정윤 교수가 전자 대신 이온을 전도체로 사용하는 하이드로젤을 개발하고, 투명성과 신축성이 높은 터치패널 제작 기술을 확보하는 등 웨어러블 디스플레이의 발전 가능성을 높인 공로가 인정됐다고 선정배경을 설명했다.터치패널은 휴대전화부터 은행 ATM기에 이르기까지 다양한 전자기기의 입력장치로 활용되고 있다. 하지만 전자 소재를 이용하는 기존 터치패널은 소재의 특성상 단단하고 깨지기가 쉬워 최근 수요가 증가하는 웨어러블 기기에는 적용하기 어려웠다. 세계적으로 카본나노튜브, 은 나노 와이어와 같은 신소재를 이용한 웨어러블 터치패널 개발이 시도되고 있지만, 이들 연구 역시 전자 소재를 기반으로 진행되기에 투과도, 전도도 등의 문제 해결에 어려움을 겪고 있는 실정이다.선정윤 교수는 이온을 포함한 하이드로젤을 이용해 투명도와 신축성이 높은 전극을 만들고, 이를 이용해 사람 피부처럼 움직이는 표면에도 부착 가능한 터치패널 제작기술 구현에 성공했다.이오닉 소재와 전기 장치를 접목할 때 걸림돌이었던 경계면의 전기화학 반응과 신호지연에 대한 이론적 해결책을 제시함으로써 기존 터치패널에 뒤떨어지지 않는 신호 전달력을 입증했다. 또한, 1차원 띠 모양의 하이드로젤 패널을 이용해 터치 포인트를 인식하는 원리를 규명했다. 연구팀은 실험을 통해 하이드로젤 터치패널을 사람의 팔에 부착한 상태에서 글쓰기, 음악 연주, 게임 등을 수행했다. 이오닉 기반 터치패널은 초기 전자 터치패널보다 10배 이상 신축성이 우수했으며, 투명도와 신호전달 능력도 뒤지지 않아 실제 산업현장에서 파급력이 상당할 것으로 예상된다.선정윤 교수는 “이번 연구를 통해 하이드로젤을 이용한 이오닉 소재 기반의 디바이스가 기존 소재들이 풀지 못한 투명도와 신축성, 그리고 생체적합성 문제의 해결 가능성을 확인했다”라며 “이를 통해 이오닉 디바이스를 이용한 사람과 기계 간 인터페이스를 개발하려는 후속연구의 바탕이 마련됐다”고 연구의 의의를 밝혔다.

투명성·신축성 높인 하이드로젤 기반 터치패널 개발

서울대 선정윤 교수, 웨어러블 디스플레이 산업 발전 가능성 높여

기사입력 2018-04-05 13:47:49

[산업일보]

하이드로젤은 수분을 90% 이상 포함한 고체로, 물을 잘 흡수하는 성질을 갖고 있다. 기저귀 흡수층·콘택트렌즈 등 일상에서 쉽게 볼 수 있는 다양한 물건을 만드는 데 활용된다. 몸 안에 들어가도 세포를 손상시키지 않기 때문에 치료 약물을 전달하는 매개체로 화학 분야에서도 주목받고 있다. 국내 연구진이 하이드로젤이 고체지만 액체와 비슷한 성질을 갖고 있다는 점에 착안해 신축성 높은 신개념 터치패널의 소재로 발굴했다. 나아가 전자 대신 이온으로 신호를 전달하는 재료 연구 분야인 이오닉스(ionics)의 경쟁력을 입증했다는 평가를 받고 있다.

하이드로젤은 유연하게 늘어나기 때문에 다양한 형태를 가지는 표면에 부착할 수 있는 특성을 살려 피부 부착형 하이드로젤 터치패널을 개발했다. 하이드로젤 터치패널은 피부에 부착된 상태에서도 음악을 연주하고, 글씨를 쓰는 등 터치패널의 기능을 동일하게 유지했다.

과학기술인상 4월 수상자로 서울대학교 재료공학부 선정윤 교수를 선정했다고 과학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 ‘과기정통부’)와 한국연구재단(이하 ‘연구재단’)은 밝혔다.

과기정통부와 연구재단은 선정윤 교수가 전자 대신 이온을 전도체로 사용하는 하이드로젤을 개발하고, 투명성과 신축성이 높은 터치패널 제작 기술을 확보하는 등 웨어러블 디스플레이의 발전 가능성을 높인 공로가 인정됐다고 선정배경을 설명했다.

터치패널은 휴대전화부터 은행 ATM기에 이르기까지 다양한 전자기기의 입력장치로 활용되고 있다. 하지만 전자 소재를 이용하는 기존 터치패널은 소재의 특성상 단단하고 깨지기가 쉬워 최근 수요가 증가하는 웨어러블 기기에는 적용하기 어려웠다.

세계적으로 카본나노튜브, 은 나노 와이어와 같은 신소재를 이용한 웨어러블 터치패널 개발이 시도되고 있지만, 이들 연구 역시 전자 소재를 기반으로 진행되기에 투과도, 전도도 등의 문제 해결에 어려움을 겪고 있는 실정이다.

선정윤 교수는 이온을 포함한 하이드로젤을 이용해 투명도와 신축성이 높은 전극을 만들고, 이를 이용해 사람 피부처럼 움직이는 표면에도 부착 가능한 터치패널 제작기술 구현에 성공했다.

이오닉 소재와 전기 장치를 접목할 때 걸림돌이었던 경계면의 전기화학 반응과 신호지연에 대한 이론적 해결책을 제시함으로써 기존 터치패널에 뒤떨어지지 않는 신호 전달력을 입증했다. 또한, 1차원 띠 모양의 하이드로젤 패널을 이용해 터치 포인트를 인식하는 원리를 규명했다.

연구팀은 실험을 통해 하이드로젤 터치패널을 사람의 팔에 부착한 상태에서 글쓰기, 음악 연주, 게임 등을 수행했다. 이오닉 기반 터치패널은 초기 전자 터치패널보다 10배 이상 신축성이 우수했으며, 투명도와 신호전달 능력도 뒤지지 않아 실제 산업현장에서 파급력이 상당할 것으로 예상된다.

선정윤 교수는 “이번 연구를 통해 하이드로젤을 이용한 이오닉 소재 기반의 디바이스가 기존 소재들이 풀지 못한 투명도와 신축성, 그리고 생체적합성 문제의 해결 가능성을 확인했다”라며 “이를 통해 이오닉 디바이스를 이용한 사람과 기계 간 인터페이스를 개발하려는 후속연구의 바탕이 마련됐다”고 연구의 의의를 밝혔다.