송영민 GIST 교수팀, 웨어러블 전자소자 발열 해결 냉각 소재 개발

국내 연구진이 스마트워치 등 웨어러블 기기 발열문제를 해결할 새로운 냉각 소재를 개발했다.

광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 송영민 전기전자컴퓨터공학부 교수팀이 외부 전원 없이 스마트워치 등 웨어러블 기기 온도를 낮출 수 있는 열적으로 안정된 냉각 소재를 개발했다고 15일 밝혔다.

열적으로 안정한 패치 타입 웨어러블 생체신호 소자의 (A) 모식도 및 (B) 피부 집적 상태,
<열적으로 안정한 패치 타입 웨어러블 생체신호 소자의 (A) 모식도 및 (B) 피부 집적 상태,>

혈압이나 심전도 측정 등 건강관리에 사용하는 스마트워치는 비대면 진료 분야에서 주목받고 있지만 일부 스마트워치서 원인을 알 수 없는 발열·발화 사고가 발생하고 있다. 이를 방지하기 위해 얇은 금속방열판을 내부에 삽입하는 방식을 도입하고 있다. 하지만 냉각 효율이 떨어지는 데다 전자소자 유연성을 떨어뜨려 무선 전력과 데이터 송·수신 기능을 방해하곤 한다.

송영민 교수팀은 에너지 소비 없이 부착만으로 소자 온도를 냉각할 수 있는 얇은 복사 냉각 소재를 개발했다. 나노 마이크로 크기의 기공을 포함한 인체에 무해한 폴리머로 이뤄져 있는 이 소재는 유연하고 금속 소재가 없다. 다양한 크기 기공은 태양광을 97% 이상 강하게 반사하고 전자기파의 형태로 내부 열을 방출한다. 은이나 알루미늄과 달리 금속 없이 동작해 웨어러블 전자소자 기능인 무선 전력과 데이터 송·수신 기능이 원활하다.

운동 중 복사 냉각 소재 피막층에 의한 소자 온도 유지 및 정확한 생체신호 측정 모식도.
<운동 중 복사 냉각 소재 피막층에 의한 소자 온도 유지 및 정확한 생체신호 측정 모식도.>

송 교수는 “새로 개발한 냉각 소재는 웨어러블 전자소자 기계 및 기능성 특징뿐만 아니라 발열 제어 문제까지 함께 개선할 수 있다”며 “다공성 폴리머 기반 복사 냉각 소재를 집적한 웨어러블 전자소자의 활용성은 다양하다”고 말했다.

왼쪽부터 김민석, 송영민 교수, 이중훈, 강민형, 이길주.
<왼쪽부터 김민석, 송영민 교수, 이중훈, 강민형, 이길주.>

송 교수가 주도하고 강민형·이길주 학생이 공동 제1저자로 수행한 이번 연구는 한국연구재단의 개인기초연구사업, 미래소재디스커버리 사업의 지원을 받아 이뤄졌다. 국제학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 최신호에 온라인으로 게재됐다.

광주=김한식기자 hskim@etnews.com