▲ 세피아 멜라닌 기반 전기 활성 필름: 수화 의존적 전기 반응, 낮은 생태독성, 퇴비화 조건에서의 높은 생분해도(출처=KAIST)  © 특허뉴스

KAIST 건설및환경공학과 명재욱 교수 연구팀이 몬트리올 공과대학 클라라 산타토(Clara Santato) 교수 연구팀과 국제 공동연구를 통해 갑오징어에서 추출한 멜라닌과 셸락을 활용해 새로운 전기 활성 필름을 개발했다. 이 필름은 퇴비화 조건에서 85일 만에 약 97% 생분해되며, 자연에 무해하다. 이 연구는 생분해 가능한 전자제품의 가능성을 열어 지속 가능한 전자 디바이스 개발의 새로운 길을 제시하고 있다.

매년 급증하는 전자폐기물 문제를 해결하기 위한 이 연구는 전자기기에서 발생하는 유해 물질을 자연 친화적인 방법으로 처리할 수 있는 길을 제시하며 주목받고 있다. 기존 전자폐기물은 자연에서 쉽게 분해되지 않고 중금속과 유해 화학물질을 포함하고 있어 심각한 생태계 오염을 초래할 수 있다. 하지만 KAIST와 몬트리올 공과대학의 공동 연구팀은 생분해성 유기전자소재를 통해 이 문제를 해결할 수 있는 가능성을 확인했다.

세피아 멜라닌과 셸락... 미래 전자소재의 열쇠

연구팀은 세피아 멜라닌과 셸락을 사용해 플렉소그래피 인쇄 기술로 은 전극이 포함된 전기 활성 필름을 종이에 인쇄했다. 이 필름은 85일 안에 약 97%가 생분해됐으며, 박테리아가 퇴비화 과정에서 주요 역할을 담당한 것으로 나타났다. 또한, 필름의 분해 산물이 생태에 독성이 없다는 점도 입증되었다. 발아 실험을 통해 두 가지 식물인 쥐보리와 메리골드에 독성이 거의 없음을 확인했다.

전자기기의 미래, 친환경 전자소재가 답이다

연구팀이 개발한 필름의 전기전도도는 10-4 S/cm로, 고성능 전자재료에 비해 낮지만, 환경 센서, 생체 디바이스, 일회용 전자제품 등에서 경쟁력 있는 친환경 대안으로 떠오를 수 있다. 연구를 이끈 명재욱 KAIST 교수는 “이 연구는 생분해성 전기 활성 필름 개발의 첫 사례로, 지속 가능한 전자 디바이스 구현을 위한 여러 대안을 제시할 계획”이라고 밝혔다.

이 연구는 지난 8월 29일 국제 학술지 Communications Materials에 출판되었으며, 최신형 KAIST 박사과정과 몬트리올 공과대학의 앤써니 카뮈 박사과정이 공동 제1 저자로 참여했다.

전자폐기물 없는 미래를 꿈꾸다

이번 연구는 급증하는 전자폐기물 문제를 해결할 수 있는 중요한 전환점을 제공한다. 생분해성 전자 소재는 지속 가능한 전자기기 개발의 가능성을 열어, 더 나은 환경을 위한 기술 혁신을 앞당기고 있다.

KAIST 건설및환경공학과 최신형 박사과정과 몬트리올 공과대학 앤써니 카뮈(Anthony Camus) 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 지난 8월 29일 국제 학술지 Communications Materials에 출판됐다.

논문명은 Electrical response and biodegradation of Sepia melanin-shellac films printed on paper 이다.