드롭 캐스팅 공정으로 물질 낭비 최소화...1~5번 재활용 가능
전자기기 수명 다하면 다른 전자기기 만드는 '폐쇄-루프 재활용'
(내외방송=정지원 기자) 전자기기를 재활용해 새로운 전자기기를 만들 수 있는 친환경 공정으로 지속 가능한 미래 산업을 위한 핵심기술이 될 전망이다.
UNIST(울산과학기술원)는 "심교승 화학과 교수 연구팀이 모든 소재를 회수하고 재활용할 수 있는 유기물(생물체의 몸을 구성하는 물질)을 기반으로 한 유연한 전자 소자와 웨어러블(착용 가능한) 기기를 개발했다"고 7일 밝혔다.
최근 전자기기 재활용과 관련한 연구가 많이 진행되고 있지만, LCD(액정) 기판에 사용되는 유리나 금속 등 무기물 소재에만 국한돼 있었다.
연구팀은 유연성 있는 유기 전자소재인 유기기판과 반도체(전도체와 절연체 중간 물체), 전도체(전기를 통과시키는 물체)와 절연체(열이나 전기가 통하지 않은 물체) 등의 재활용성을 평가했다.
개발된 유기 전자 소자들은 제작부터 재활용 모든 과정이 친환경적이고, 경제적인 공정을 도입해 효율을 높였다. 평가 결과, 유기 전도체는 5번, 유기 절연겔은 30번, 유기 반도체는 1번 이상 재활용할 수 있었다.
이어 연구팀은 드롭 캐스팅 공정(용액을 평평한 표면에 떨어트린 후 열처리로 증발시켜 막을 형성)을 활용해 물질 낭비를 최소화하고, 다양한 수동소자(키패드, 각종 센서, 심전도·근전도 전극 등)와 능동소자(트랜지스터, 인버터 등)를 제작했다.
수동소자는 5번을 재활용해도 처음 특성과 비슷했고, 능동소자도 처음과 비견할 만 했다.
이렇게 개발된 유연 전자기기는 '폐쇄-루프 재활용'이 가능하다. 제작된 전자기기가 수명을 다하면 그 소재를 재활용해 다른 전자기기로 만드는 방식이다.
소재가 특정한 물질에만 녹는 선택적 용해 특성을 활용해 재활용 방법을 이끌어내 물질적 손실 없이 소자의 특성을 유지할 수 있는 것이다.
심 교수는 "이번 연구는 그동한 간과했던 유기 전자재료를 활용한 전자 산업 발달 과정에서 발생하는 환경 문제의 해결방안을 최초로 제시했다"고 말했다.
박해찬 석박사통합과정이 제1저자로 참여한 이번 연구는 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 최근 온라인 게재됐다(논문명: Organic flexible electronics with closed-loop recycling for sustainable wearable technology).
