"휘고 구기고 빨아도 오케이" 투명 전자소자 대량 생산 길 열려

2019.11.12 14:30
우규희  한국기계연구원 인쇄전자연구실 선임연구팀이 개발한 초고속 대면적 광원으로 투명 전극 기반의 유연 OLED 조명을 만들었다. 휘고 감고 구기고 심지어 세탁을 10ㅎ0회 반복해도 성능 저하가 없었다. 한국기계연구원 제공
우규희 한국기계연구원 인쇄전자연구실 선임연구팀이 개발한 초고속 대면적 광원으로 투명 전극 기반의 유연 OLED 조명을 만들었다. 휘고 감고 구기고 심지어 세탁을 10ㅎ0회 반복해도 성능 저하가 없었다. 한국기계연구원 제공

국내 연구팀이 잘 휘고 늘어나는 전자소자를 쉽고 경제적으로 제작하는 기술을 개발했다. 구기거나 빨아도 성능 저하가 없을 정도로 내구성도 좋아, 피부에 붙이는 센서나 구부러지는 디스플레이 등 다양한 미래 전자제품을 만들 때 활용할 수 있을 것으로 기대된다.


한국기계연구원은 우규희 인쇄전자연구실 선임연구원과 중소양 위촉연구원팀이 넓은 면적에 1000분의 1초 이내의 짧은 시간 동안 빛을 쪼이는 방법으로 유연하고 신축성 있는 전자소자를 만드는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.


전자소자를 투명하면서 잘 휘고 잘 늘어나게 만드는 대표적인 방법은 나노미터(nm, 1nm는 10억 분의 1m) 굵기의 선을 쓰거나, 이들 선을 그물 모양으로 엮어 필름에 ‘인쇄’하는 방법이다. 이렇게 만든 투명전극 패턴 필름을 만들 때 한꺼번에 넓은 영역을 인쇄(패터닝)할 수 있다면 제작 속도와 정확도를 높일 수 있다. 기존에는 반도체에 패턴을 만드는 공정인 포토리소그래피나 도장 모양의 스탬프를 이용해 패턴을 옮기거나 레이저를 이용해 가공하는 방법을 이용했지만, 공정이 복잡하고 넓은 면적을 제작하는 데 한계가 있었다.


연구팀은 짧은 시간 동안 1초에 최대 수백~수천cm2 넓이의 넓은 면적에 1000분의 1초 이내에 원하는 패턴에만 정교하게 열을 가하는 기술을 개발해 이 문제를 해결했다. 실험 결과 열에 의한 재료 손상을 최소화하면서 유연하고 잘 늘어나는 투명 소자를 생산하는 데 성공했다. 연구팀은 유기발광다이오드(OLED) 조명에 이를 적용해 구기거나 감는 등의 작업을 100회 반복해도 성능 저하가 없다는 사실을 확인했다. 심지어 세탁을 해도 안정적인 성능을 보였다.


또 고무 등 신축성 수지와 금속 나노 입자로 이뤄진 복합재료에 빛을 쪼여 신축성 전도체를 만드는 데에도 성공했다. 수지 속 금속 물질에만 국부적으로 높은 열을 순간 가해 굳히는 원리다. 이 소자는 늘어나는 센서 등에 적용될 수 있다.


우 선임연구원은 “휘어지는 조명과 디스플레이, 태양전지, 스마트창, 투명 발영체 등에 활용할 수 있는 투명 전극과 다양한 전자소자를 대량생산할 수 있도록 상용화 노력을 기울이겠다”고 말했다.

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