주병권 고려대 전기전자전파공학부 교수 연구진은 나무 성분인 `셀룰로오스`를 기반으로 생분해성 `유기 광트랜지스터`를 개발했다고 7일 밝혔다. 유기 광트랜지스터는 유기물 반도체 물질을 사용해 빛을 전기로 바꾸는 장치로 향후 웨어러블 기기 등에 활용될 것으로 기대된다. 

최근 웨어러블 기기와 사물인터넷 등에 대한 관심이 높아지면서 유기 광트랜지스터에 대한 중요성도 강조되고 있다. 하지만 일반적으로 유기 광트랜지스터에는 독성 물질이 사용되고 불투명한 만큼 적용하는 데 한계가 있었다.또한 기존 유기 광트랜지스터는 폐기물로 처리돼 환경오염을 일으킬 염려가 있는 만큼 자연 분해될 수 있는 소자 개발이 필요했다. 주 교수 연구진은 유연한 유기 광트랜지스터 장점을 유지하면서 독성이 없고 자연 분해될 수 있는 친환경적인 광소자를 개발하는 데 성공했다. 주 교수는 "개발된 소자는 나무 주성분인 셀룰로오스 소재를 기반으로 하여 만들었다"며 "목재 부후균(목재를 분해하는 균)에 의해 자연에서 분해되는 만큼 기존 독성 물질을 무독성 유기 반도체로 대체할 수 있게 됐다"고 설명했다. 적색이나 녹색, 파란색 등 특정 색깔의 빛이나 백색광을 쬐었을 때 광전류가 발생하는 것이 확인되어 광센서 기능도 입증되었다. 연구진에 따르면 이번에 개발된 유기 광트랜지스터는 일반 햇빛 아래에서 70%에 달하는 투과율을 보일 정도로 우수한 투과도를 보였다. 또한 유기 광트랜지스터를 양쪽에서 잡아당겨도 전기적 성질이 크게 변하지 않는 만큼 높은 전기적·기계적 안전성을 갖추고 있다고 설명했다. 생분해 특성 평가를 위해 유기 광트랜지스터를 목재 부후균에 노출시킨 결과 2주 뒤 무게가 47%가량 줄어들었으며 수개월 이내에 완전 생분해되는 것으로 나타났다. 구리와 같은 독성 물질을 사용하지 않았을 뿐 아니라 잘 늘어나고 완전 분해되는 만큼 웨어러블 기기를 비롯해 생체의료 기기 등에 적용이 가능함을 확인했다. 

또한 독성 물질 또는 불투명한 전극을 사용한 기존 셀룰로오스 기반 전자소자는 생체 의학 분야에 응용이 제한되었다. 이번 연구로 무독성·유연성·투명성 특성을 확보함에 따라 향후 다양한 응용 분야에 적용 가능할 것으로 기대된다. 주 교수는 "이번 연구는 유연하고 투명할 뿐 아니라 생분해가 가능한 친환경적인 광센서 소자를 개발한 것"이라며 "추후 다양한 형태의 곡면에서 고감도 광 검출이 필요한 입을 수 있는 제품, 특히 생체공학 소재 개발에 사용될 수 있을 것"이라고 전망했다. 연구 결과는 나노 분야 국제 학술지인 `첨단광학소재` 7일자 뒤표지 논문으로 게재됐다. 

[원호섭 기자]
[ⓒ 매일경제 & mk.co.kr, 무단전재 및 재배포 금지]