국제학술지 ‘Lab on a Chip’ 11월 표지논문 선정
[대학저널 황혜원 기자] 중앙대학교 전자전기공학부 임성준 교수 연구팀이 특수물질을 활용한 잉크젯 프린팅을 통해 3D 프린팅 구조물 위에 RF(Radio Frequency) 센서를 부착하는 기술 개발에 성공했다.
중앙대는 임 교수와 박의용 박사과정생이 잉크젯 프린터를 활용해 3D 프린터로 만든 구조물 표면의 거칠기를 개선하고, 그 위에 RF 센서를 직접 프린팅할 수 있는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
RF 센서는 도난방지시스템, 동작감지센서 등 다양한 분야에서 활용되고 있는 고급형 송수신 센서다.
기존에는 3D 프린팅 구조물과 RF 소자를 결합하는 미세유체 소자 제작 시 ‘SLA(stereolithographic) 3D 프린팅’ 방식을 주로 활용했다. 빛을 받으면 고체로 변하는 광경화성 수지를 강한 레이저로 경화시켜 조형해 높은 제작 해상도의 강점을 갖고 있다.
하지만 SLA 3D 프린팅 사용 시에는 표면이 거친 3D 프린팅 구조물의 특성으로 인해 복잡한 회로를 구성할 수 없기 때문에, 고에너지를 이용해 표면의 거칠기를 강제로 낮추고 접착 성분을 지닌 새로운 층을 추가하는 공정이 필요하다는 단점이 있었다.
추가공정이 필요하다는 것은 3D 프린팅 구조물의 제작 자유도가 낮아질 뿐만 아니라, RF 센서와 같이 높은 전도도와 제작 해상도를 요구하는 센서와 결합할 경우 소자 손상이 발생하는 등의 결과로 이어지기 쉽다.
임 교수 연구팀은 기존 방식과 달리 SU-8 물질의 잉크젯 프린팅을 활용해 문제를 해결했다. 3D 프린팅 구조물 위에 잉크젯 프린팅을 함으로써 표면의 거칠기를 낮추고, 추가 접착층 없이 구조물 위에 RF 구조를 바로 프린팅하는 데 성공했다.
연구팀은 새롭게 개발한 방식을 적용할 시 3D 프린팅 구조물 표면의 거칠기가 200nm에서 필름 수준인 1.8nm로 감소하는 것을 확인했다. 또한 미세유체구조 표면에 RF 소자를 직접 잉크젯 프린팅 할 시 높은 전도성과 더불어 높은 제작 해상도를 유지할 수 있다는 점과 전파의 위상 변화 범위를 기존 대비 10배 증가시킬 수 있다는 점도 밝혔다.
임 교수는 “이번에 개발한 기술을 통해 미세유체공학을 기반으로 한 생물학·의학 분야의 진단 기술들을 발전시킬 수 있을 것”이라며 “3D 프린팅 기술과 RF 소자의 결합이 필요한 분야에도 적용될 것으로 기대한다”고 전했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부가 주관하는 소재혁신사업과 중견연구자지원사업의 결과물로, 미세유체역학 및 마이크로 전분석 시스템 분야의 국제학술지인 ‘영국왕립화학회 랩온어칩(Lab on a Chip)’에 11월 21일자로 게재됐으며, 표지 논문으로 선정됐다.
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