‘스트레처블’ 기기의 새로운 가능성을 입증한 삼성전자 종합기술원 연구진. 왼쪽부터 삼성전자 종합기술원 유기소재랩 정종원 전문(공동제1저자), 윤영준 전문(교신저자), 이영준 전문(공동제1저자). 삼성전자 제공
삼성전자가 고무줄처럼 자유자재로 변형되면서도 소자 성능은 유지하는 ‘스트레처블(Stretchable) 디스플레이’ 기술을 개발했다. 삼성전자 종합기술원은 사람의 피부에 붙여 몸 움직임에 따라 늘고 줄면서도 성능을 유지하는 ‘스트레처블 센서와 오엘이디(OLED) 디스플레이 개발 연구’ 결과를 지난 4일(미국 현지시각) 세계적인 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’(Science Advances)에 발표했다고 6일 밝혔다. 연신(길이를 늘임)에 따른 기기의 성능 안정성을 구현한 내용이다.
연구진은 스트레처블 오엘이디 디스플레이와 광혈류 측정(PPG) 센서를 하나의 기기에 통합해 ‘스트레처블 전자 피부’ 폼팩터(외형)로 구성했다. 광혈류 측정이란 혈관에 엘이디(LED) 등의 빛을 투사해 혈관의 팽창과 수축에 따라 빛의 반사율이 달라지는 원리를 활용해 맥파를 측정하는 방법이다. 연구진은 이를 통해 향후 스트레처블 기기의 응용처 확대 가능성을 입증했다고 설명했다.
가장 큰 성과는 높은 탄성력과 복원력을 지닌 고분자 화합물 ‘엘라스토머’의 조성과 구조를 바꿔 이를 업계 최초로 기존 반도체 공정을 통해 스트레처블 오엘이디 디스플레이와 광혈류 센서의 기판에 적용하고, 디스플레이와 센서를 30% 늘려도 성능 저하없이 정상 동작하는 것을 확인했다는 점이라고 한다.
연구진은 손목 안쪽에 스트레처블 광혈류 측정 심박 센서와 오엘이디 디스플레이를 통합한 전자 피부를 부착했다. 전자 피부는 손목 움직임에 따른 피부의 최대 변형 정도인 30%까지 특성을 유지했고, 1천회를 반복해 길이를 늘였을 때도 안정적으로 작동했다. 광혈류 센서는 손목이 움직일 때를 기준으로 고정형 실리콘 센서보다 2.4배 높은 심박 신호를 추출하는 결과를 얻었다고 연구진은 전했다.
윤영준 전문연구원은 “수면, 운동 등 일상에서 제약 없이 장시간 생체 정보를 측정할 수 있는 것이 장점”이라며 “특정 질환을 지닌 환자뿐 아니라 일반인과 영유아를 위한 웨어러블 헬스케어 제품으로 응용 가능성이 클 것”이라고 말했다. 김영배 선임기자
kimyb@hani.co.kr
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