GIST, 스마트워치 발열 해결 전자소자 개발

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입력 2021.03.15 11:28
국내 연구진이 스마트워치 등 웨어러블 기기의 발열문제를 해결할 패치 타입의 웨어러블 헬스케어 전자 소자를 개발했다.

송영민 광주과학기술원(이하 GIST) 전기전자컴퓨터공학부 교수 연구팀은 외부 전원 없이 물체의 온도를 냉각하는 복사냉각 소재와 웨어러블 광전소자를 집적해 열적으로 안정된 웨어러블 전자소자를 개발했다고 15일 밝혔다.

운동 중 복사 냉각 소재 피막층에 의한 소자 온도 유지 모식도 / GIST
혈압이나 심전도 측정 등 건강 관리 기능이 있는 스마트워치는 포스트 코로나시대 비대면 진료체계 구축을 도울 핵심 장비로 주목받았다. 하지만 최근 일부 스마트워치에서 원인을 알 수 없는 발열‧발화 문제가 발생해 논란을 일으켰다.

스마트워치와 같은 웨어러블 기기는 얇은 금속방열판을 내부에 삽입해 소자 내에서 발생하는 열을 소산시키는 방식을 채택하고 있다. 발열‧발화 사고를 방지하기 위해서다. 하지만 이런 방식은 냉각 효율이 떨어지는 문제도 있지만, 전체 웨어러블 전자소자의 유연성도 낮춰 무선 전력 및 데이터 송·수신을 방해한다.

송영민 교수 연구팀은 에너지 소비 없이 부착만으로 소자의 온도를 냉각할 수 있는 유연하고, 금속 소재가 없는 복사 냉각 소재를 개발했다.

개발된 복사 냉각 소재는 나노·마이크로 크기의 기공을 포함해 인체에 무해한 폴리머로 이뤄졌다. 다양한 크기의 기공은 태양광을 강하게 반사하고(97% 이상), 전자기파의 형태로 내부 열을 방출하는 역할을 한다. 연구진은 복사 냉장 소재가 웨어러블 전자소자의 무선 전력 및 데이터 송·수신을 전혀 방해하지 않는 새로운 형태라고 밝혔다.
송영민 교수는 "현재까지의 웨어러블 전자소자 연구가 기계적 특성과 기능성 개선에 집중했다면, 앞으로는 웨어러블 전자소자의 발열 제어 문제까지 함께 연구해야 한다"면서 "다공성 폴리머 기반 복사 냉각 소재가 집적된 웨어러블 전자소자 플랫폼은 기존의 기술적 한계를 극복할 수 있도록 돕는 성과다"라고 말했다.

송영민 GIST 교수가 주도하고 강민형, 이길주 학생이 공동 제1저자로 수행한 이번 연구는 한국연구재단의 개인기초연구사업, 미래소재디스커버리 사업의 지원을 받아 수행됐다. 국제학술지‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 9일자로 온라인 게재됐다.

김동진 기자 communication@chosunbiz.com


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