Uniform 스트레쳐블 제어 기술 기반 암호화 편광 기술 개발
Advanced Functional Materials 표지 논문 연구 선정

포스텍 전자전기공학과 박사과정 신준혁 (제1저자), 박사과정 양학준, 박지윤, 한상현 (지도교수: 최수석 교수) 으로 구성된 최수석 교수 연구팀이 차세대 신축성 스마트 소재의 다중 픽셀 소자에서 Uniform 스트레쳐블 제어 기술을 개발을 통한 스트레인 변형 감지 및 색상·편광 분리 기능 구현 기술로 융합연구 국제 저널인 Advanced Functional Materials (IF 18.5) 에 Back Cover 표지 연구로 선정되어 online 출간되었다.

기존 스트레쳐블 전자소자는 실용화에 필요한 멀티 픽셀과 대규모 패턴 디자인 구현시 스트레칭 늘림의 위치적 변형이 균일하지 않아 성능이 불안정한 문제가 있었다. 특히, 이러한 문제는 실리콘이나 사람의 피부와 같이 유연한 Intrinsic Stretchable 소재의 접근시 특히 문제가 되고 있다. 따라서, 현재의 스트레쳐블 기술은 Serpentine 구조등과 같은 특이 구조 접근통해서 제한된 범위의 스트레칭이 가능한 Extrinsic Stretchable 기술로 접근되고, 이상적인 Intrinsic 소재의 접근은 멀티패턴과 픽셀형 소자로의 기술적 진전이 어려웠다.

이를 해결하기 위해, 연구진은 Intrinsic Stretchable 소재의 하나로써 고무와 같이 자체적으로 늘어나고, 기계적 변형에 반응하여 색이 변하는 기계변색(Mechanochromic) 컬러 소재를 활용하여 멀티 픽셀 변형을 정밀하게 측정하고 균일하게 스트레칭 변형을 제어하는 기술을 최초로 구현하였다.특히, rigid-island와 소프트 서브스트레이트(soft-substrate) 구조 및 키리가미(kirigami) 패턴과 같은 외부 변형 제어 기술을 적용하여 변형 불균형 문제를 효과적으로 해결하였다. 향후 연구팀의 연구를 활용한  Intrinsic Stretchable 소재에 기반한  Stretchable 기술의 파급과 발전이 기대되고 있다.

추가적으로, Intrinsic Stretchable 소재이면서 광학적 편광성을 조절하는 키랄성 액정 엘라스토머(CLCEs) 멀티 픽셀어레이의 Uniform하고 자유로운 패턴 조절을 적용하여 변형에 따른 색상 분리 및 원편광(Circularly Polarized Light) 선택성을 정밀하게 조절할 수 있음을 입증하였다.이 기술은 신축성 디스플레이, 보안 암호화 장치, 웨어러블 광학 센서 등 차세대 스마트 소재 개발에 새로운 가능성을 제시하며, 향후 동적 색상 및 편광 제어가 요구되는 다양한 응용 분야에 활용될 것으로 기대된다.

본 연구는 삼성 미래기술 육성재단의 지원사업과 산업기술 평가원의 Stretchable Display 개발 및 Stretchable 실증 기술 개발사업의 지원으로 연구가 진행되었다.