금속없는 냉각소재로 '스마트워치' 발열문제 잡는다

- 광주과기원 송영민 교수팀, 유연한 다공성 폴리머 기반 수동 복사 냉각소재 개발

운동 중 복사 냉각 소재 피막층에 의한 소자 온도 유지 및 정확한 생체신호 측정 모식도.[지스트 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 스마트워치와 같은 웨어러블 기기의 발열 및 발화문제를 일거에 해소할 수 있는 전자소자 기술이 나왔다.

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

혈압이나 심전도 측정 등 건강 관리 기능이 있는 스마트워치는 코로나19 사태 이후 비대면진료체계 구축이 화두로 떠오르면서 더욱 주목받고 있다. 하지만 최근 일부 스마트워치에서 원인을 알 수 없는 발열‧발화 문제가 발생해 논란이 확산되고 있다.

스마트워치 같은 웨어러블 전자소자에서는 이러한 사고를 방지하기 위해 일반적으로 얇은 금속방열판을 내부에 삽입해 소자 내에서 발생하는 열을 소산시키는 방식을 채택하고 있다. 하지만 이 방식은 냉각 효율이 떨어지는 문제도 있지만 전체 웨어러블 전자소자의 유연성을 떨어뜨리며 무선 전력 및 데이터 송수신을 방해하는 금속 방열판은 적합한 냉각 솔루션이 될 수 없다.

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

개발된 복사 냉각 소재는 나노‧마이크로 크기의 기공을 포함하는 인체에 무해한 폴리머로 이루어져 있으며, 다양한 크기의 기공은 태양광은 강하게 반사하고, 전자기파의 형태로 내부 열을 방출한다. 또한 은이나 알루미늄과 같은 태양광을 잘 반사하는 금속층을 요구하는 기존 복사 냉각 소재와는 달리 금속 없이 동작할 수 있어 웨어러블 전자소자의 무선 전력 및 데이터 송수신을 전혀 방해하지 않는 새로운 형태다.

(A) 스마트폰 어플리케이션을 통해 실시간 데이터 획득 가능 및 (B,C) 개발된 소자와 상용 생체신호 획득 소자 비교. (D) 상용 및 개발된 소자 부착 후 운동 중 생체 신호 획득 데이터 비교.[지스트 제공]

송영민 교수는 “현재까지의 웨어러블 전자소자 연구에서는 기계적 특성과 기능성 개선에 집중됐다면, 앞으로는 웨어러블 전자소자의 발열 제어 문제까지 함께 개선돼야 한다”면서 “다공성 폴리머 기반 복사 냉각 소재가 집적된 웨어러블 전자소자 플랫폼은 기존의 기술적 한계를 극복할 수 있다”고 말했다.

한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 3월 9일로 온라인 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com

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