3조(태슬라) - 편집 역사

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‎구성원 및 추진체계

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‎참고 문헌

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‎특허 출원 내용

Uosche2613: /* 관련 기술의 현황 및 분석(State of art) */

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‎관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

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‎관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

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‎관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

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	◇ 기존의 신축성 전도체 기술인 전도성 고분자나 나노 복합체 방식이 가진 인장 시 저항 변화 및 낮은 안정성 문제를 분석하고, 이를 해결하기 위한 상온 액체 금속기반 기술의 최신 동향을 조사한다.		◇ 기존의 신축성 전도체 기술인 전도성 고분자나 나노 복합체 방식이 가진 인장 시 저항 변화 및 낮은 안정성 문제를 분석하고, 이를 해결하기 위한 상온 액체 금속기반 기술의 최신 동향을 조사한다.
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	◇ 음향장 인가를 통한 입자 네트워크 형성 원리와 입자 크기 제어를 통한 누설 방지 메커니즘을 학습하여 실험 설계의 이론적 근거를 마련한다.		◇ 음향장 인가를 통한 입자 네트워크 형성 원리와 입자 크기 제어를 통한 누설 방지 메커니즘을 학습하여 실험 설계의 이론적 근거를 마련한다.

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 ===참고 문헌===
 [1] H. Hwang, J. Lee, and J. B. Tok, “Engineering liquid metal particles: Design rules for sonication-based methods,” Nano Lett., vol. 25, no. 25, pp. 9881–9890, 2025.
 [2] X. Li et al., “High-resolution liquid metal-based stretchable electronics enabled by colloidal self-assembly and microtransfer printing,” Sci. Adv., vol. 11, no. 35, p. eadw3044, 2025.
 [3] W. Lee et al., “Universal assembly of liquid metal particles in polymers enables elastic printed circuit board,” Science, vol. 378, no. 6620, pp. 637–641, 2022.
 [4] O. Gul et al., “Mechanochemically activatable liquid metal powders for sustainable, reconfigurable, and versatile electronics,” Adv. Funct. Mater., vol. 36, no. 22, p. e27396, 2026.
 [5] J. Kang, L. Lee, and K. Jung, “Liquid metal particle-assembled networks synthesized in various polymers and manufacturing method of the same,” U.S. Patent Application US 2023/0227681 A1, Jul. 20, 2023.
 [6] C. J. Thrasher, C. E. Tabor, Z. J. Farrell, N. J. Morris, and M. C.-S. Yuen, “Architected liquid metal networks and processes of making and using same,” U.S. Patent Application US 2020/0146142 A1, May 7, 2020.
 [7] Y. Hamada, “Formation of conductive circuit, conductive circuit, and conductive ink composition,” U.S. Patent 9,018,095 B2, Apr. 28, 2015.
 [8] H. Ma, M. Gu, Y. Qu, S. Guo, C. Xu, and Z. Guo, “Method for preparing micro-nano flexible conductive circuit based on ultrasonic driving of liquid metal,” U.S. Patent Application US 2025/0374438 A1, Dec. 4, 2025.
 [9] 한국특허전략개발원, 「첨단전략산업 글로벌 기술동향과 특허(2025년 8월호)」, 2025.
 [10] 특허청, 「첨단기술로 무장한 의료기기 특허출원, 10년 만에 42%↑」, 보도자료, 2025년 8월 6일

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 반복적인 변형 환경에서도 저항 변화가 최소화되는 전극 구조는 유연 디스플레이, 소프트 로보틱스, 유연 센서 등 지속적인 움직임과 스트레스가 동반되는 여러 차세대 산업의 핵심 부품 기술로 확장하여 적용할 수 있다. 또한 장시간 연속 측정 시에도 액체금속의 누설이나 전기적인 불안정성 없이 안정적으로 구동하는 특성은 피부 부착형 전자소자의 신뢰성을 크게 높여주고 결과적으로 일상생활 속 움직임에 따른 성능 저하를 최소화하여 실시간 건강 모니터링 및 개인 맞춤형 헬스케어 기술의 구현 가능성을 열어줄 것이다. 나아가 고령화 사회에서 요구되는 지속적인 건강관리 서비스와 원격 의료 시스템 구축을 위한 실질적인 기술적 기반이 될 것으로 기대된다.
-===특허 출원 내용===
+===참고 문헌===
-내용
+[1] H. Hwang, J. Lee, and J. B. Tok, “Engineering liquid metal particles: Design rules for sonication-based methods,” Nano Lett., vol. 25, no. 25, pp. 9881–9890, 2025.

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 *전 세계적인 기술현황
 ◇ 벌크 액체금속을 직접 사용하는 대신 초음파 분산 공정을 활용하여 마이크로 및 나노 크기의 액체금속 입자(LMP) 형태로 분산시키는 기술이 활발히 연구되고 있다. 공동현상(cavitation)과 초음파 유도 전단력에 의해 벌크 액체금속이 미세 액적으로 분해되며, 소니케이션 시간, 출력, 온도, 용매 조건에 따라 LMP 크기, 산화막 두께, 표면 특성이 달라질 수 있음이 확인되었다.[1]
-또한 표면 기능화 및 용매-계면 제어를 통해 액체금속 입자의 분산 안정성을 향상시키고 장기간 안정적인 콜로이드 분산을 유지하는 기술도 제시되고 있다.
+또한 표면 기능화 및 용매-계면 제어를 통해 액체금속 입자의 분산 안정성을 향상시키고 장기간 안정적인 콜로이드 분산을 유지하는 기술도 제시되고 있다.[2]
 이와 같이 액체금속 입자의 크기, 산화막 특성 및 분산 상태가 신축성 전도체의 성능을 결정하는 핵심 요소로 제시되고 있다.

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 ====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====
 *전 세계적인 기술현황
-◇ 벌크 액체금속을 직접 사용하는 대신 초음파 분산 공정을 활용하여 마이크로 및 나노 크기의 액체금속 입자(LMP) 형태로 분산시키는 기술이 활발히 연구되고 있다. 공동현상(cavitation)과 초음파 유도 전단력에 의해 벌크 액체금속이 미세 액적으로 분해되며, 소니케이션 시간, 출력, 온도, 용매 조건에 따라 LMP 크기, 산화막 두께, 표면 특성이 달라질 수 있음이 확인되었다.
+◇ 벌크 액체금속을 직접 사용하는 대신 초음파 분산 공정을 활용하여 마이크로 및 나노 크기의 액체금속 입자(LMP) 형태로 분산시키는 기술이 활발히 연구되고 있다. 공동현상(cavitation)과 초음파 유도 전단력에 의해 벌크 액체금속이 미세 액적으로 분해되며, 소니케이션 시간, 출력, 온도, 용매 조건에 따라 LMP 크기, 산화막 두께, 표면 특성이 달라질 수 있음이 확인되었다.[1]
 또한 표면 기능화 및 용매-계면 제어를 통해 액체금속 입자의 분산 안정성을 향상시키고 장기간 안정적인 콜로이드 분산을 유지하는 기술도 제시되고 있다.
 이와 같이 액체금속 입자의 크기, 산화막 특성 및 분산 상태가 신축성 전도체의 성능을 결정하는 핵심 요소로 제시되고 있다.
-◇ 액체금속은 높은 표면장력과 낮은 점도로 인해 직접 패터닝하거나 일반적인 프린팅 공정 적용에 한계가 존재한다. 이를 해결하기 위해 최근 연구에서는 액체금속 입자를 고분자 매트릭스와 복합화하여 공정 안정성과 기계적 신뢰성을 동시에 확보하는 기술이 제시되고 있다. 고분자 내부에 액체금속 입자를 분산시켜 복합체 형태로 제작할 경우 액체금속 누설을 억제할 수 있으며, 고분자의 탄성 특성과 액체금속의 높은 전기전도도를 동시에 활용할 수 있다. 또한 복합 소재 잉크의 점도 제어를 통해 프린팅 공정 안정성을 향상시키고 균일한 전극 형성이 가능하다. 한 연구에서 프린팅 공정을 통해 형성된 액체금속-고분자 복합 전극은 100% strain에서 15,000 cycle 반복 인장 후에도 안정적인 전기적 특성을 유지함을 확인하였다.
+◇ 액체금속은 높은 표면장력과 낮은 점도로 인해 직접 패터닝하거나 일반적인 프린팅 공정 적용에 한계가 존재한다. 이를 해결하기 위해 최근 연구에서는 액체금속 입자를 고분자 매트릭스와 복합화하여 공정 안정성과 기계적 신뢰성을 동시에 확보하는 기술이 제시되고 있다.[2] 고분자 내부에 액체금속 입자를 분산시켜 복합체 형태로 제작할 경우 액체금속 누설을 억제할 수 있으며, 고분자의 탄성 특성과 액체금속의 높은 전기전도도를 동시에 활용할 수 있다. 또한 복합 소재 잉크의 점도 제어를 통해 프린팅 공정 안정성을 향상시키고 균일한 전극 형성이 가능하다. 한 연구에서 프린팅 공정을 통해 형성된 액체금속-고분자 복합 전극은 100% strain에서 15,000 cycle 반복 인장 후에도 안정적인 전기적 특성을 유지함을 확인하였다.[3]
-◇ 액체금속 입자 기반 복합체는 제조 직후에 산화막에 의해 입자 간 전기적 연결이 제한되어 절연성을 띠는 경우가 많다. 이에 따라 최근 연구에서는 외부 자극을 활용하여 산화막을 부분적으로 파괴하고 내부 액체금속 코어 간 접촉을 유도하여 전도 네트워크를 형성하는 기술을 제시하고 있다. 음향장 자극, 기계적 압력, 용매 증발 중 발생하는 모세관력등의 외부 자극은 액체금속 입자의 국부적인 산화막 파괴를 유도하여 새로운 전도 경로를 활성화한다. 활성화된 전극은 10⁶ S/m 수준의 전기전도도를 보였고, 변형 과정에서 전도 네트워크가 단순히 손상되는 것이 아니라 산화막 파괴 및 재연결이 반복되며 1200% strain에서도 높은 전도성을 유지하였다.
+◇ 액체금속 입자 기반 복합체는 제조 직후에 산화막에 의해 입자 간 전기적 연결이 제한되어 절연성을 띠는 경우가 많다. 이에 따라 최근 연구에서는 외부 자극을 활용하여 산화막을 부분적으로 파괴하고 내부 액체금속 코어 간 접촉을 유도하여 전도 네트워크를 형성하는 기술을 제시하고 있다. 음향장 자극[3], 기계적 압력[4], 용매 증발 중 발생하는 모세관력[2]등의 외부 자극은 액체금속 입자의 국부적인 산화막 파괴를 유도하여 새로운 전도 경로를 활성화한다. 활성화된 전극은 10⁶ S/m 수준의 전기전도도를 보였고, 변형 과정에서 전도 네트워크가 단순히 손상되는 것이 아니라 산화막 파괴 및 재연결이 반복되며 1200% strain에서도 높은 전도성을 유지하였다.[2]
 *특허조사
-◇ Liquid metal particle-Assembled network synthesized in various polymers and manufacturing method of the same
+◇ Liquid metal particle-Assembled network synthesized in various polymers and manufacturing method of the same [5]
 본 특허는 고분자 매트릭스 내부에서 발생하는 액체금속 입자 간의 산화막 절연성 문제를 근본적으로 해결하여 높은 신축성과 전도성을 동시에 확보하는 제조 공정 및 메커니즘 기술이다. 초기 부도체 상태의 복합체 필름에 후속 초음파 자극을 가하면, 매트릭스 내 마이크로 크기 입자 표면에서 나노 크기의 미세 액체금속 입자들이 추가로 합성되면서 입자 간 공간을 메우는 전도성 경로가 활성화되는 것이 핵심이다. 외력에 의해 소재가 한 방향으로 늘어날 때, 마이크로 입자는 가로로 신장되지만 나노 입자들은 구형을 유지하려는 표면장력이 지배적으로 작용하여 입자 간 접촉을 안정적으로 유지하는 메커니즘을 명시하고 있다. 소니케이션을 단순 분산 공정이 아니라 전도 네트워크 활성화 공정으로 활용한다는 점이 특징이며, 공정 과정의 구체적인 파라미터를 제시하고 있어 공정 조건 설계에 중요한 선행 기술로 참고할 수 있다.
-◇ Architected liquid metal networks and processes of making and using same
+◇ Architected liquid metal networks and processes of making and using same[6]
 본 특허는 금속 산화물이 쉘로 둘러싸여 초기 상태에는 절연성을 띠는 액체금속 캡슐 구조를 기반으로, 외부에서 인장, 압축, 전단 등의 기계적 힘을 가해 산화막 쉘을 국부적으로 파괴함으로써 내부 액체금속 코어를 방출시켜 전도 경로를 on-demand 방식으로 활성화하는 메커니즘을 제시한다. 무작위로 분산된 기존 액체금속 복합체의 불규칙성을 배제하고, 인장이나 압축과 같은 변형 스트레스가 발생할 때 전자기적, 열적 특성이 정밀하게 변화되도록 제어하는 네트워크 설계 기술이다. 또한 신축성 전극의 전기적 및 기계적 성능과 반복 내구성을 검증하기 위한 구체적인 평가 방법과 분석식을 포함하고 있어 변형 실험 데이터 해석의 선행 지표로 활용될 수 있다.
-◇ Formation of conductive circuit, conductive circuit, and conductive ink composition
+◇ Formation of conductive circuit, conductive circuit, and conductive ink composition[7]
 본 특허는 스크린 프린팅 공정 적용 시 미세 회로 패턴의 해상도를 유지하고, 인쇄 후 건조 및 열경화 단계에서도 두께 변화나 흘러내림 현상 없이 형상을 보존할 수 있는 무용제성 고밀도 복합 잉크 조성물 기술이다. 서로 다른 크기의 전도성 입자를 하이브리드 설계하여 입자 간 접촉 저항을 감소시키고, 화학 첨가제를 활용하여 유변학적 골격을 확보함으로써 인쇄 후 패턴 붕괴를 방지하였다. 특히 입자 크기 분포와 점도 제어를 통해 균일한 패턴 형성과 전도성 확보를 동시에 달성했다는 점에서, 복합체 잉크의 유변학적 특성 및 프린팅 공정 최적화의 이론적 기반을 제공한다.
-◇ Method for preparing micro-nano flexible conductive circuit based on ultrasonic driving of liquid metal
+◇ Method for preparing micro-nano flexible conductive circuit based on ultrasonic driving of liquid metal[8]
 본 특허는 초음파 구동을 이용하여 액체금속 기반의 마이크로-나노 유연 전도 회로를 형성하는 기술이다. 액체금속을 미세 채널 내부로 주입한 후 외부에서 초음파를 가하여 음향 압력 구배를 유도함으로써 기포 발생 없이 액체금속이 이동 및 분산되도록 설계하였다. 초음파 출력과 채널 크기에 따라 액체금속의 이동 속도와 충진 특성을 분석하였으며, 미세 채널 내부에서 균일한 액체금속 분포를 구현하여 높은 전도성과 정밀 패터닝 특성을 확보하였다. 액체금속 고유의 산화막과 표면장력을 제어하여 네트워크 형성 메커니즘을 제시하고, 일정 초음파 조건에서 기판 손상이나 누출 없이 유연 회로를 생산할 수 있는 공정을 제공한다는 점에서 의의가 있다.
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 ◇ 글로벌 특허 동향 데이터의 최신 10개년(2014~2023년) 분석 결과, 디스플레이 및 첨단로봇 분야의 특허출원은 지속적인 증가세를 보이며 핵심 기술 확보 경쟁이 심화되고 있다. 디스플레이 분야에서는 중국(37%), 미국(29%)이 높은 특허 점유율을 차지하고 있으며, 첨단로봇·제조 분야에서는 중국(28.9%), 일본(19.9%), 미국(16.9%)이 주요 출원국으로 나타났다. 이는 신축성 소재, 유연 센서, 물리 자극 감지 및 변형 대응형 전자소자 기술이 특정 산업에 한정되지 않고 차세대 전자·로봇·의료기기 산업 전반에서 핵심 기반 기술로 확장되고 있음을 보여준다.
   [[파일:반도체.png]]
-   Fig1. <반도체·디스플레이 분야에서 주요 국적별 특허출원 동향 및 점유율 (2014~2023)>
+   Fig1. <반도체·디스플레이 분야에서 주요 국적별 특허출원 동향 및 점유율 (2014~2023)>[9]
   [[파일:특허조사2.png]]
-   Fig2. <첨단로봇·제조 분야에서 주요 국적별 특허출원 동향 및 점유율 (2014~2023)>
+   Fig2. <첨단로봇·제조 분야에서 주요 국적별 특허출원 동향 및 점유율 (2014~2023)>[9]
 ◇ 특허청 보도자료에 따르면, 웨어러블 기술 및 생체계측 기능을 융합한 첨단 전자소자 분야의 국내 특허출원은 2015년 9,366건에서 2024년 13,282건으로 최근 10년간 약 42% 증가하였으며, 이는 같은 기간 전체 기술 분야 특허출원 증가율보다 약 3.5배 높은 수준이다. 특히 생체계측기기는 전체 의료기기 특허출원 중 14.6%로 가장 높은 비중을 차지하였고, 의료정보기기 분야의 연평균 증가율은 21.9%로 나타났다. 이는 심박수, 혈압 측정 등 신체 부착형 전자소자와 실시간 의료 모니터링 기술에 대한 산업적 수요가 빠르게 증가하고 있음을 의미한다. 따라서 웨어러블 바이오센서와 전자피부에 적용 가능한 액체금속 기반 신축성 전도체 설계 기준을 확보하고 향후 특허 출원 기반을 마련하고자 한다.
   [[파일:특허조사3.png]]
-  Fig3. <최근 10년간 의료기기 특허출원 동향 및 의료기기 분야별 국내 특허출원 동향>
+  Fig3. <최근 10년간 의료기기 특허출원 동향 및 의료기기 분야별 국내 특허출원 동향>[10]

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 ===개발 과제 평가===
-[[파일:Example.jpg]]
+[[파일:개발평가.png]]
 ===개별 과제 관련 향후 전망===

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	◇ 특허청 보도자료에 따르면, 웨어러블 기술 및 생체계측 기능을 융합한 첨단 전자소자 분야의 국내 특허출원은 2015년 9,366건에서 2024년 13,282건으로 최근 10년간 약 42% 증가하였으며, 이는 같은 기간 전체 기술 분야 특허출원 증가율보다 약 3.5배 높은 수준이다. 특히 생체계측기기는 전체 의료기기 특허출원 중 14.6%로 가장 높은 비중을 차지하였고, 의료정보기기 분야의 연평균 증가율은 21.9%로 나타났다. 이는 심박수, 혈압 측정 등 신체 부착형 전자소자와 실시간 의료 모니터링 기술에 대한 산업적 수요가 빠르게 증가하고 있음을 의미한다. 따라서 웨어러블 바이오센서와 전자피부에 적용 가능한 액체금속 기반 신축성 전도체 설계 기준을 확보하고 향후 특허 출원 기반을 마련하고자 한다.		◇ 특허청 보도자료에 따르면, 웨어러블 기술 및 생체계측 기능을 융합한 첨단 전자소자 분야의 국내 특허출원은 2015년 9,366건에서 2024년 13,282건으로 최근 10년간 약 42% 증가하였으며, 이는 같은 기간 전체 기술 분야 특허출원 증가율보다 약 3.5배 높은 수준이다. 특히 생체계측기기는 전체 의료기기 특허출원 중 14.6%로 가장 높은 비중을 차지하였고, 의료정보기기 분야의 연평균 증가율은 21.9%로 나타났다. 이는 심박수, 혈압 측정 등 신체 부착형 전자소자와 실시간 의료 모니터링 기술에 대한 산업적 수요가 빠르게 증가하고 있음을 의미한다. 따라서 웨어러블 바이오센서와 전자피부에 적용 가능한 액체금속 기반 신축성 전도체 설계 기준을 확보하고 향후 특허 출원 기반을 마련하고자 한다.
−		+	[[파일:특허조사3.png]]
		+	Fig3. <최근 10년간 의료기기 특허출원 동향 및 의료기기 분야별 국내 특허출원 동향>