한림대 반도체·디스플레이스쿨 이종민 교수 연구팀, SCIE급 해외 학술지 'Synthetic Metals'에 논문 게재

<사진: 왼쪽부터 한림대 나노융합스쿨 정명남·서현석 석사과정생, 반도체·디스플레이스쿨 최재원 학부생(졸업생)>

한림대학교(총장 최양희) 반도체·디스플레이스쿨 이종민 교수 연구실은 최근 전도성 고분자 기반 3D 마이크로구조 제작 및 센서 응용 가능성을 다룬 연구 논문을 SCIE급 해외 학술지 ‘Synthetic Metals(Impact Factor: 4.6, 분야 JCR 상위 26.1%)’에 게재했다. 연구실 소속 정명남·서현석 석사과정생과 최재원 학부생이 공동 제1저자로 주도적인 역할을 수행했다.

이번 논문은 meniscus-guided(메니스커스 유도) 3D 프린팅 공정을 활용해 PEDOT:PSS 전도성 고분자로 마이크로필러(기둥) 어레이 구조를 정밀하게 구현하고, 구조의 정전용량(capacitance) 스케일링 특성과 기계적 유연성을 체계적으로 분석한 것이 핵심이다.

정명남·서현석 석사과정생과 최재원 학부생은 공정 중 메니스커스의 늘림(stretching)과 용매 증발 조건을 제어해 자립형 3D 마이크로구조를 구현했으며, 높은 종횡비(20:1 이상)와 수 마이크로미터 수준의 균일한 구조 형성을 제시했다. 또한 제작된 구조는 반복 굽힘 조건에서도 전기적 특성이 안정적으로 유지되는 것으로 확인되어, 유연 소자 환경에서의 적용 가능성을 높였다.

특히 전극 간 간격 변화에 따른 정전용량 변화를 기반으로 피코패럿(pF) 수준의 민감한 신호 응답을 확인함으로써, 초소형 정전용량 센서 및 마이크로 전자소자 구동 요소로의 확장 가능성을 제시했다. 더불어 유연 전도성 종이(flexible conductive paper) 기판에 구조를 통합하는 접근을 통해 웨어러블 디바이스, 마이크로 센서, 유연 전자소자 등 다양한 응용 분야로의 발전 가능성을 크게 높였다.

정명남 석사과정생은 “전도성 고분자 기반 3D 미세구조를 정밀하게 제작하고, 정전용량 스케일링과 유연 기계 특성을 정량적으로 연결해 검증했다”며 “향후 구조 설계와 공정 조건을 고도화해 초소형 센서 및 유연 전자소자 플랫폼으로 확장해 나가겠다”고 말했다.

서현석 석사과정생은 “3D 프린팅 기반 미세구조의 재현성과 소자 적용 가능성을 확인한 점이 의미 있다”며 “후속 연구를 통해 응용 범위를 넓혀가겠다”고 밝혔다.

최재원 학부생은 “구조-물성-동작 특성을 연계해 분석함으로써 센서 구동 원리를 보다 명확히 제시했다”며 “실제 응용 환경에서의 성능 검증을 이어가겠다”고 말했다.

한편, ‘Synthetic Metals’는 전도성 고분자 및 유기·복합 전자재료 분야를 중심으로 연구 성과를 다루는 해외 학술지로, 분야 JCR 상위 26.1%로 평가된다. 이번 게재는 전도성 고분자 3D 마이크로구조 제조 및 센서 응용 가능성을 국제적으로 인정받은 사례다.