사물인터넷 시대 앞당길

투명전극 전사기술 개발

- 도장 찍듯 원하는 곳에 플라스틱 투명전극 형성 가능 

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□ 국내 연구진이 저가의 고성능 플라스틱 투명전극*을 원하는 곳에 도장을 찍듯이 옮겨 붙일 수 있는 전사(轉寫, transfer) 기술을 개발했다. 본 성과로 휘어지는 전자기기와 부착형 센서 등 다양한 첨단 기기에 투명전극을 손쉽게 형성시킬 수 있게 되어 사물인터넷(IoT) 시대를 앞당길 것으로 기대된다. 

 

 * 투명전극 : 가시광 영역에서 투명하고 전기 전도성이 있는 박막. 전극으로 디스플레이 소자나 터치스크린, 박막 태양전지 등의 핵심부품

 

  o 광주과학기술원 이광희 교수(신소재공학부)가 주도하고, 김나라 박사과정생과 강홍규 박사(공동 제1저자)가 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구지원사업(중견연구자지원)의 지원으로 수행되었고, 재료공학 분야 권위지인 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)의 4월 8일자 온라인에 게재되었다. (논문명 : Highly Conductive All-Plastic Electrodes Fabricated Using a Novel Chemically Controlled Transfer-Printing Method)

 

□ 인쇄공정을 통해 적은 비용으로 투명전극을 만들 수 있는 전도성 플라스틱은 기존에 활용되던 깨지기 쉽고 값이 비싼 인듐주석산화물(ITO)을 대체할 투명전극 소재로 주목받고 있다. 그러나 전도성 플라스틱은 기존소재 만큼 전기전도도를 향상시키기 위해 황산공정을 거쳐야하기 때문에, 유리‧실리콘 등 황산에 손상되지 않는 기판에만 형성시킬 수 있을 뿐, 유연한 기판 등 황산에 약한 기재에는 적용할 수 없는 한계가 있다.
 

* 전도성 플라스틱 : 플라스틱 물질의 특성인 가볍고, 유연하며, 가공이 쉬운 장점을 유지한 채 금속처럼 전기가 통하는 고분자 물질

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□ 연구팀은 전도성 플라스틱 박막과 기판 간의 접착력을 조절하여 고성능 플라스틱 투명전극을 유연한 기판 등 다양한 기재에 옮겨 붙이는 데 성공함으로써 투명전극의 산업적 활용가능성을 넓혔다.

 

  o 일반적인 전사기술은 박막을 기판으로부터 분리하기 위해 박막에 탄성체 스탬프*를 붙이고 기판을 녹여내었으나, 본 연구팀은 박막과 기판 간의 접착력을 조절함으로써 박막에 스탬프를 붙였다 떼어내면 박막이 분리되는 손쉽고 비파괴적인 공정을 개발하였다.

 

* 탄성체 스탬프 : 고무와 같은 성질을 가지는 탄성체를 이용해 만든 스탬프. 전사 기술에서 물질을 한 곳에서 다른 곳으로 옮기는 역할

 

  o 이로써 탄성체 스탬프 위로 분리된 고성능 플라스틱 투명전극(투과도 90% 이상, 면저항 45Ω/sq 이하)을 얇은 부착층을 이용해 다양한 기재에 도장을 찍듯 쉽게 옮겨 붙일 수 있게 되었다.

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□ 이광희 교수는 “이번 연구는 간단한 스탬핑 공정을 통해 휘어지는 투명전극의 기기 적용성을 극대화 할 수 있음을 보여준 결과”라며 “웨어러블 컴퓨터, 투명 디스플레이 등 휘어지고 투명한 차세대 전자기기와 부착형 센서, 투명 안테나 등 사물인터넷(IoT) 구현에 다양하게 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.