■ 글로벌 프론티어-2020시대 여는 융합과학
(5)소프트 일렉트로닉스 기술

미래의 IT는 어떤 외양을 하고 있을까.

전문가들이 공통적으로 꼽는 특징은 `부드러움' 또는 `말랑말랑함'이다. 실리콘이 갖고 있는 태생적인 딱딱함 때문에 각지고 평평한 `네모난 전자기기'가 오늘날 대세를 이루고 있다면, 앞으로 이뤄질 기술 진화를 통해 쉽게 구부리거나 휘거나 접을 수 있는 소프트한 기기들이 주류를 차지할 것이라는 전망이다.

세계적인 기관들이 내놓는 미래 기술 전망에서도 이런 예상이 공통적으로 나타난다. 한국과학기술기획평가원(KISTEP)은 지난 2010년 발표한 `10대 미래유망기술'에 `입는 컴퓨터'를 포함시켰다. 머리, 손목, 손가락 등 몸에 착용하거나 티셔츠, 바지 등 옷처럼 입는 형태의 개인용 컴퓨터가 기술적으로 가능해지면서 군사용을 시작으로 의료, 물류 등 다양한 분야에 광범위하게 적용될 것이라는 것.

미국 RAND연구소도 지난 2006년 발표한 `글로벌 기술혁신2020'에서 입는 컴퓨터 기술이 2020년께 현실화될 것으로 전망했다. 미 MIT는 지난 2008년 `10대 미래유망기술' 중 하나로 `늘어나는 전자기기(Stretchable Electronics)'를 선정했다.

SF영화 속에서는 이미 익숙해진 입는 컴퓨터를 현실화하기 위한 과학자들의 발걸음도 빠르다. 미 MIT는 지난 2003년 `미스릴1000(MIThril1000)'이라는 입는 컴퓨터를 선보였다. 2002년 개봉한 영화 `반지의 제왕'에서 주인공 프로도가 입은 갑옷의 이름을 딴 이 컴퓨터는 조끼처럼 입을 수 있으면서 안경에 헤드업 디스플레이를 부착해 적시에 필요한 정보를 보여줄 수 있게 만들어졌다. 조끼 안에는 프로세서와 인터넷 라우터 등이 탑재돼 움직이는 컴퓨터 역할을 할 수 있게 개발됐다. 구글이 올해 선보인 구글 글래스 역시 입는 컴퓨터 대열에 들어간다. 입는 컴퓨터를 소형화해 안경 하나에 집약한 것.

과학자들은 이를 위해 유기소재의 유연성과 실리콘의 고성능을 동시에 갖춘 소프트 나노소재와 전자소자 개발에 집중하고 있다. 이들 기술이 구현되면 말랑말랑한 전자부품을 채택한 생체친화형 전자소자, 전자 콘택트렌즈, 자가진단 바이오칩, 형태가 자유롭게 바뀌는 단말기, 전자피부, 전자종이 등이 선보일 것이라는 것.

소프트 나노소재를 이용한 전자기기 기술을 의미하는 `소프트 일렉트로닉스'는 오는 2020년 1500억달러의 새로운 시장을 창출할 것으로 전망된다. 각국이 대규모 자금을 투입해 대형 프로젝트를 띄우는 이유가 여기 있다. 우리나라도 지난 4월 교육과학기술부가 글로벌 프론티어 사업의 하나로 `나노기반소프트일렉트로닉스연구단(단장 조길원 포스텍 교수)'을 구성하고, 2020년까지 연 100억원을 투입하는 대규모 연구를 시작했다.

미래 전망이 현실로 바뀌려면 현재 실리콘 일변도인 소재부터 바뀌어야 한다. 과학자들은 그래핀, 육방결정 질화붕소(보론나이트라이드), 이황화몰리브덴 등이 금속 이상의 열적, 기계적 안정성뿐만 아니라 실리콘을 뛰어넘는 전하 이동도를 갖고 있는 만큼 가능성이 큰 것으로 보고 연구를 집중하고 있다. 폴리사이오펜, 펜타신 등 유기반도체 소재도 핵심 연구분야다.

여기에다 공정, 전자소자, 플랫폼 기술의 변화도 필요하다. 특히 소프트 전자소자 부문에서는 정보처리ㆍ저장ㆍ전송 소자와 정보 입출력용 소자, 저가충전형 에너지소자, 휴먼 인터페이스 등이 소프트하게 개발돼야 한다. 아직까지 실리콘에 비해 뒤지는 유기전자소자의 성능을 끌어올리는 동시에 유기물질의 장점은 극대화하는 게 핵심이다.

공정 부문에서는 분자 하나하나를 조작하거나 조립하는 첨단 기술과, 프린터로 인쇄하듯이 나노소재를 찍어내는 등 지금까지의 틀을 벗어난 방법들이 동원된다.

나노기반소프트일렉트로닉스연구단은 특히 기존 플렉시블 소자에 비해 두께와 무게는 100분의 1 이하로 줄이고 정보처리 속도와 유연성은 100배 이상 높인다는 도전적인 목표를 세웠다.

특히 고성능 RF 소자, 소프트 광센서, 정보표시형 발광소자, 고감도 화학센서, 소프트 후각센서 등 휴먼 인터페이스 기술들을 다양하게 구현해 선보인다는 계획이다. 압력, 온도, 습도 등을 측정함으로써 인체의 접촉 부위와 특성을 인식하는 지능형 접촉 인터페이스 기술, 유연 기판을 3차원 인체나 특정 부분에 부착할 때 기판의 모양을 반복적으로 변형할 수 있는 형상기억 및 복원기술 등도 개발한다.

나노기반소프트일렉트로닉스연구단 조길원 단장은 "연구단 활동이 끝나는 2020년에는 지금까지 생각했던 플렉시블 전자기기가 가시화될 수 있을 것"이라며 "특히 디스플레이와 통신기능을 갖춘 손목시계형 휴대전화를 내놓겠다"라고 말했다.

안경애기자 naturean@