▲ 기계연 나노리소그래피연구센터 한준세 선임연구원(右)과 이찬우 학생연구원이 장길이·대면적 유연회로기판(FPCB) 연속 패키징을 위한 롤투롤 다이렉트 라미네이션 시스템 앞에서 촬영을 하고 있다.

전기차 배터리 대형화로 경량·장길이 유연 케이블 수요가 늘어나는 가운데, 국내 연구진이 대면적 유연회로기판(FPCB)을 연속 생산할 수 있는 기술을 개발, 전기차용 유연 케이블부터 다양한 대형 전자부품 제조까지 확대 적용이 기대된다.

한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연)은 나노융합연구본부 나노리소그래피연구센터 한준세 선임연구원 연구팀이 롤투롤(roll-to-roll) 기반 ‘다이렉트 롤 라미네이션’ 공정 접근법을 제안했다고 30일 밝혔다.

해당 공정은 재료를 멈추지 않고 연속적으로 이동시키며 접착·충진을 수행하는 방식으로, 기존 시트형 핫프레스 공정과 차별화된다. 기존 방식은 회로기판을 한 장씩 눌러 접합하는 구조로 장길이·대면적 제품 생산에 한계가 있었다.

연구팀은 반경화 상태의 접착 필름이 회로 사이에서 퍼지고 채워지는 ‘충진 거동’을 공정 속도와 압력 등 변수에 따라 정량적으로 분석했다. 이를 통해 연속 제조 환경에서도 안정적인 접합이 가능한 조건을 도출하고, 공정 변수 기반의 체계적인 설계 기준을 제시했다.

특히 접착 소재의 거동을 데이터화함으로써 향후 공정 최적화뿐 아니라 인공지능 기반 자동화 기술로 확장할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 의미가 크다.

이번 기술은 차세대 모빌리티용 유연 센싱 케이블 제조에 적용될 수 있어 전기차 경량화와 생산 효율 향상에 기여할 것으로 기대된다. 또한 반도체, 디스플레이, 확장현실(XR) 기기 등 대면적 전자소자 패키징 공정으로의 활용 가능성도 제시됐다.

한준세 선임연구원은 “이번 연구는 장길이 FPCB를 연속 공정으로 패키징할 수 있는 가능성을 확인한 데 의의가 있다”며 “향후 다양한 전자소자 분야에 적용하고 공정 모니터링 및 비파괴 검사 기술과 연계해 지능형·자율형 공정으로 발전시켜 나갈 계획”이라고 밝혔다.

한편 이번 연구 성과는 국제학술지 ACS Applied Materials & Interfaces에 Supplementary Cover로 게재됐으며, 국내 특허 출원 및 등록 절차도 진행 중이다. 해당 연구는 산업통상자원부 기계장비산업기술개발사업과 과학기술정보통신부 우수신진연구사업, 한국기계연구원 기본사업의 지원을 받아 수행됐다.