정보전자신소재공학과 박윤석 교수가 개발한 환경 감시, 관측이 가능한 자연 분해성 3차원 소자. 좌측 산도 관측, 중간, 중금속 관측, 우측 자외선 관측

정보전자신소재공학과 박윤석 교수, 전자 폐기물 걱정 없는 친환경 전자 소자 개발
드론으로 실시간 위치 및 환경 정보 관측

정보전자신소재공학과 박윤석 교수가 환경 감시·관측이 가능한 친환경 초소형 3차원 소자를 개발했다. 개발된 소자는 독성이 없고, 관측 기능이 마무리되면 자연분해 되는 생분해성 소재를 활용해 전자 폐기물이 발생하지 않아 환경친화적이다. 이번 연구는 가천대학교 윤홍준 교수, 노스웨스턴대학교 존 로저스 교수 연구팀과 공동연구(이금비 박사, 김진태 박사, 유재영 박사)로 진행됐다. 논문은 “Biodegradable, three-dimensional colorimetric fliers for environmental monitoring”이라는 제목으로 세계적인 학술지 <Science Advances>(IF=14.136)에 12월 23일(금) 게재됐다. 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.

박윤석 교수는 지난해 씨앗을 모방한 초소형 3차원 전자 소자를 개발한 바 있다. 당시 연구팀은 생체모방 기술을 통해 복잡한 3차원 형태를 지닌 전자 소자를 개발했다. 민들레 홀씨가 바람을 타고 들판에 퍼지는 원리를 이용해 넓은 지역에 퍼질 수 있는 초소형 3차원 전자 소자 개념을 제시했다. 하지만 해당 소자는 자연분해 되지 않아 자연환경을 오염시킬 수 있다는 문제점을 갖고 있었다. 박윤석 교수는 이번 연구에서 문제점을 보완했다.

이번 연구를 통해 제작된 3차원 소자는 무독성으로 생체에 해롭지 않고, 자연 분해될 수 있다. 연구팀은 생분해성 고분자 재료인 PLGA(Poly Lactic Co Glycolic Acid)를 활용했다. 또한 기능성 재료를 추가해 3차원 소자를 통해 주변의 자외선, 산도, 중금속 포함 정도를 감시할 수 있다.

드론으로 환경을 실시간으로 관측하고 있다. 좌측 : 드론으로 소자 관측 결과를 확인하는 모습, 우측 : 실시간 환경 및 위치 정보가 스마트 기기에 표시된 모습

소자의 실용성을 검증하기 위한 실험도 진행됐다. 소자를 자연에 분포한 후 드론으로 과정을 관측했다. 내장된 카메라로 환경과 위치 정보를 실시간으로 측정하고, 그 결과를 스마트 기기에 전달해 환경 정보를 사용자에게 제공했다.

연구팀은 이번 연구 성과를 다양한 환경으로 확대할 계획이다. 박윤석 교수는 “후속 연구를 통해 육지, 바다 등 다양한 자연환경에서 감시, 관측이 가능한 비행체를 개발할 계획”이라며 “자연 분해성 3차원 구조를 만드는 플랫폼을 구축하고, 이를 활용한 다양한 연구를 진행하겠다”고 밝혔다.

글 김율립 yulrip@khu.ac.kr
사진 박윤석 교수 제공

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