전자소재를 실 형태로 짜서 옷감에 저항변화메모리의 특성이 나타나도록 하는 전자옷감이 개발됐다. 

저항변화메모리(Resistive switching Random access memory)는 저항변화 특성을 갖는 물질이 절연체 혹은 전도체로 저항이 변한 상태가 유지돼 각각의 상태의 전도성을 기준으로 0과 1을 구분해 정보를 저장할 수 있고, 읽고 쓰기가 가능한 메모리 소자이다.

한국연구재단(이사장 조무제)은 차세대 전자메모리로 주목받는 저항변화메모리 소자를 직물형으로 구현하는데 성공했다고 26일 밝혔다.

이미정 교수(국민대)·황철성 교수(서울대) 공동연구팀은 알루미늄이 코팅된 실과 탄소섬유의 접합만으로(2층 구조) 저항변화* 특성이 나타나는 전자옷감을 개발했다.  

*저항변화:일반적으로 물질의 저항(전도성)은 물질 고유의 특성으로 그 값이 정해져 있으나 특정 물질은 전압이 가해졌을 때 저항값의 급격한 변화로 절연체와 전도체의 특성이 번갈아 나타나는 특이한 현상을 보인다.

기존에는 금속(metal)-절연체(insulator:저항변화층)-금속(metal)의 3층 구조로 저항변화 층이 만들어졌다.

이번 연구는 보다 간단하게 알루미늄과 탄소섬유만으로 저항변화가 나타난다는 것을 제시했다.

분석 결과, 알루미늄 표면의 자연산화막(native oxide layer)과 탄소섬유의 접촉면에서의 산화-환원 반응으로 산소 빈자리가 생성되고 사라지는 반응이 반복적으로 일어나면서 안정적인 저항변화가 나타났다.

개발된 전자 옷감은 일반 실의 형태로 짤 수 있어 완전한 옷감의 형태를 가진다. 천 위에 소자를 집적하거나 인쇄해 착용자에게 이질감을 느끼게 했던 기존의 전자옷감과는 차별화된다. 소자의 성능도 그대로 유지된다. 구부러지거나 뒤틀리거나 세탁을 해도 안정적으로 동작한다. 여러 소자를 어레이 형태로 이어서 작은 부분의 소자 손상이 있어도 성능이 유지된다.

이미정 교수는 “이 연구는 전자소재를 실 형태로 직조해 완전히 옷감화된 저항변화 메모리를 개발한 것이다. 고가의 복잡한 반도체 장비 없이 기존의 섬유산업에서 사용하던 장비 및 기기를 그대로 활용해 대면적으로 대량 생산할 수 있다. 다양한 스마트패션, 웨어러블 디바이스 등에 적용할 수 있을 것으로 기대된다”라고 연구 의의를 설명했다.

이 연구 성과는 미래창조과학부 한국연구재단 기초연구사업(개인연구), 기초연구사업 융합연구선도연구센터(CRC), 글로벌연구실지원사업 등의 지원으로 수행됐다. 재료과학 분야 국제적인 저명 학술지인 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials) 2월 28일자에 게재됐다.