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고분자 기반 유연 RF 스위치 구현… 웨어러블·자율주행 통신 신뢰성 혁신
 

김민주(융합반도체공학과) 교수가 울산과학기술원(UNIST)과 공동으로 고온과 반복적인 휨·충격 환경에서도 안정적으로 작동하는 고성능 차세대 유연 무선통신(RF) 스위치를 개발했다. 이번에 개발된 소자는 가혹한 환경에서도 안정적인 5G·6G 통신 성능을 구현할 수 있어, 웨어러블 기기와 자율주행차 등 차세대 통신 응용 분야의 신뢰성을 크게 높일 것으로 기대된다.
 

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▲ 김민주(융합반도체공학과) 교수
 

RF스위치는 통신 시스템에서 신호 간 간섭을 막고 전력을 효율적으로 배분하는 핵심 부품이다. 그러나 기존 무기물 기반 RF 스위치는 구조적으로 단단하고 깨지기 쉬워 웨어러블·롤러블 기기나 차량 탑재형 통신 시스템 등 유연 전자 환경에 적용하는 데 한계가 있었다. 반면 일반적인 유기 고분자 기반 소자는 유연성은 우수하지만 열 안정성이 낮고, 고주파 대역에서 통신 성능이 급격히 저하되는 문제를 안고 있었다.
 

공동연구팀은 이러한 기술적 한계를 극복하기 위해 3차원 그물망 구조를 갖는 특수 고분자 소재 ‘pV3D3’를 적용한 내열성 고분자 기반 유연 RF 스위치를 구현했다. 해당 소자는 유연성과 내열성을 동시에 확보하면서도, 기존 무기물 RF 스위치에 버금가는 통신 성능을 달성한 것이 특징이다. 
 

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▲ 이번 연구는 차세대 웨어러블 기기, 자율주행차, IoT 센서 통신 시스템 등 다양한 미래 산업 분야 구현에 크게 기여할 것으로 기대하고 있다. [※홍보팀 자료사진] 
 

내열 테스트 결과 개발된 RF 스위치는 128.7℃의 고온 환경에서도 10년 이상 데이터를 유지하는 안정성을 보였다. 또한 3,600회 이상 반복 굽힘 테스트에서도 성능 저하 없이 정상 작동해 탁월한 기계적 유연성을 입증했다. 이어 통신 시험에서는 5G·6G 핵심 주파수 대역인 밀리미터파(mmWave)를 포함해 최대 5.38테라헤르츠(THz)까지 안정적으로 신호를 전달하고 차단했다. 이는 고분자 기반 RF 스위치 가운데 세계 최고 수준의 주파수 처리 범위에 해당한다. 
 

김민주 교수는 “이번 연구는 고분자 전자소자가 지닌 열적 불안정성과 고주파 성능의 구조적 한계를 동시에 극복한 사례”라며 “고온·굴곡 환경에서도 안정적인 통신이 요구되는 차세대 웨어러블 기기, 자율주행차, IoT 센서 통신 시스템 등 다양한 미래 산업 분야로의 확장이 기대된다”고 밝혔다. 
 

한편, 이번 연구 성과는 재료과학 분야 상위 10% 이내(JCR 기준) 국제 저명 학술지 「Advanced Functional Materials」에 2025년 온라인 게재됐다. 논문명은 「Thermally Robust Polymer-Based Analogue Switch for Flexible mmWave Application(유연 밀리미터파 응용을 위한 고내열 고분자 기반 아날로그 스위치)」이다.
 

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