플렉서블 하이브리드 일렉트로닉스(FHE): 전자·인쇄 융합으로 제조 혁신을 이끄는 신규 플랫폼

플렉서블 하이브리드 일렉트로닉스(FHE)는 전자 산업과 고정밀 인쇄 산업의 요소를 결합한 혁신적 공정입니다.

FHE를 통해 제조사들은 인체 곡선에 맞춰지거나 물체·구조물 형상에 맞춰 늘어나면서도 기존 전자 아키텍처의 완전한 작동 무결성을 유지하는, 더 가벼운 센서를 만들 수 있습니다.

초박형 실리콘 부품을 초정밀 핸들링으로 통합하고, 전도성·활성 잉크로 인쇄하며, 신축성 기판에 패스팅함으로써 플렉서블 하이브리드 기술은 전자 제품의 사용 방식을 혁신할 것입니다. FHE는 전자를 '박스 밖으로' 꺼내 웨어러블, 제조품, 구조물에 직접 통합합니다.

신규 연구 자금이 혁신을 견인하다

2015년 8월, 국방부는 실리콘밸리 심장부인 캘리포니아 산호세에 본부를 둔 162개 기업, 비영리단체, 연구소, 대학 컨소시엄이 주도하는 FHE 제조 혁신 연구소를 신설했습니다. 총 1억 7,100만 달러 투자(연방 자금 7,500만 달러, 비연방 기여 9,600만 달러 이상)로 서부 해안에 본부를 둔 최초의 제조 연구소가 출범했습니다.

수상 컨소시엄은 어플라이드 머티어리얼즈, 애플, 유나이티드 테크놀로지스, 휴렛팩커드, 퀄컴 같은 주요 전자·반도체 기업들과 보잉, 제너럴 모터스, 클리블랜드 클리닉, 코닝, 모토로라 같은 최종 사용자들을 연합했습니다. 스탠퍼드, UC 버클리, 하버드, MIT 등 파트너 대학들의 최첨단 연구를 기반으로, 의료 기기부터 초음속 제트기까지 모든 것에 유연하고 구부릴 수 있는 전자장치를 임베딩하는 게 최종 목표입니다.

FHE의 미래

플렉서블·인쇄 전자 응용이 현실화되고 있습니다. 예측기관들은 산업·소비자 부문 합쳐 인터넷 연결 기기 시장이 약 300억 달러 규모에 이를 것으로 전망합니다. 그중 현재 헬스케어가 가장 강력한 FHE 세그먼트로, 성능 가치가 최고이고 신뢰성이 생사를 가르는 분야입니다.

전자 부품을 신축성 기판에 패키징함으로써, 이 혁신적 제조 공정으로 가능해진 기술들은 웨어러블하고 컨포머블(conformable)한 아키텍처에서 기존 전자 회로의 완전한 작동을 보존합니다. 이 고기능 기기들은 곡면·불규칙한 형상에 부착되고 건물, 물체, 인체 위로 늘어날 수 있어 21세기 응용을 이끕니다:

• 생체 신호와 신체 상태를 모니터링해 건강과 라이프스타일 결정을 최적화하는 전자 웨어러블 정보 기기 혁신
• 바이오마커와 디바이스 임플란트를 통한 의료 기술 전달 극적 개선 – 노인, 만성질환자, 전투 중인 군인 생체 신호 모니터링
• 심해 압력이나 극한 온도 등 가혹 환경에서 작동하는 상용 자동차·항공기 상태 모니터링용 임베디드 센서 구현
• 경량 로봇틱스, 차세대 이미징·센싱 역량을 통한 보안 작전 개선 – 육·해·공·우주 전 스펙트럼 시스템 활용
• 항공기 날개나 무인 차량 플랫폼 등 복잡한 형상에 전자가 맞춰지고 의류·원단에 전자장치 통합으로 전자 시스템 패키지 크기와 무게 대폭 축소

이 모든 제품의 제조 용이성 증대 수요가 높습니다. 현재 연구 노력은 단가 인하와 고객 가치 증대에 집중돼 있습니다. 결과는 가볍고, 저렴하고, 유연하고, 편안하고, 신축성 있고, 고효율인 스마트 제품들로 소비자, 상업, 군수 분야에 무수한 용도를 가질 것입니다.