세계 최초 금속 내부에 반도체 칩 삽입

금속 안에 진동·온도 센싱 및 블루투스 칩을 삽입해 금속 부품 상태를 실시간으로 관측이 가능하다. 재료연구소 제공

국내 연구진이 반도체 칩을 3D 형상의 금속 부품 내부의 원하는 위치에 삽입하는 기술을 선보였다.

재료연구소는 분말세라믹연구본부 3D프린팅소재연구센터 유지훈 센터장 연구팀이 세계 최초 금속과 반도체가 융합된 지능형 금속 부품을 3D프린팅 기술로 제조하는 데 성공했다고 6월 30일 밝혔다.

금속이 녹을 정도의 '주조' 공정에서는 반도체와 같은 부품을 공정 중간에 적용하는 건 거의 불가능했다. 연구진은 고출력 레이저를 통한 금속 3D프린팅 공정을 주목했다.

연구진은 3D프린팅으로 반도체 부품의 삽입 위치에 열보호 형성층을 통해 레이저의 직접적인 조형을 회피하는 방법을 사용했다. 이렇게 해서 스테인리스, 티타늄, 초내열 금속 등 금속 소재 부품 내부의 일부가 IC칩으로 구성되도록 하는 데 성공했다.

기존 금속 부품 내부상태 관측을 위한 기술은 대부분 광섬유 형태의 온도 또는 압력센서 적용에만 국한돼왔다. 하지만 이번 금속-반도체 융합기술은 다양한 센서, 마이크로프로세서, 블루투스·와이파이 모듈 등의 정보통신기술(ICT) 또는 사물인터넷(IoT) 기술과 금속 부품이 융합할 수 있도록 하는 기술을 세계 최초로 구사한 것이다.

이 기술을 통해 대부분 금속으로 이뤄진 장치를 물리적인 분해나 접촉, 확인 없이 금속 상태 데이터를 원거리에서도 정밀하게 분석 또는 예측이 가능하다. 연구진은 조선, 자동차, 국방 산업 등 금속으로 이뤄진 기존 기계 시스템의 초연결화 및 지능화에 그 파급 효과가 더욱 클 것으로 기대하고 있다.

이번 연구 결과는 한동대학교 기계제어공학부 정임두 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 얻었으며 제조부문 세계 최고 학술지인 '애디티브 매뉴팩처링'에 게재됐다. [e-mail] 김만기 기자