[대학저널 이원지 기자]국내 연구진이 투명하고 구부릴 수 있는 디스플레이용 고성능 은나노 와이어 기반 투명전극을 개발해 주목받고 있다.
고려대학교(총장 염재호) 공과대학 기계공학부 윤석구 교수 연구팀은 초음속 스프레이 기술을 이용해 세계 최고 수준의 성능을 지닌 투명전극을 개발했다. 이 기술은 재료공학분야 세계 정상급 국제학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)’에 지난 12일 게재됐다.
투명전극 재료로 인듐주석산화물(Indium tin oxide, ITO)이 가장 많이 사용되고 있으나, 수급불균형에 따른 비용증가와 약한 기계적 강도 및 취성(구부리면 깨지는 성질)을 띄는 성질 때문에 이를 대체할 만한 재료에 관한 연구 개발이 현재 전 세계적으로 활발하게 이루어지고 있다.
은나노와이어(AgNW)는 연성(구부릴 수 있는 성질)을 띄며 전기전도성이 우수하고 지름이 수십 나노미터(nm, 1미터의 10억분의 1) 수준으로 작아 고성능 투명전극 제조를 위한 재료로 적합하여 기존 ITO를 대체할 재료로 최근 주목받아 왔다. 하지만 은나노와이어 기술은 와이어 간의 높은 접촉 저항에 따른 낮은 전기전도성 및 은나노와이어 제조 및 이를 위한 코팅 기술의 기술·경제적 효율성이 떨어지는 등의 여러 문제점을 가지고 있다.
윤 교수 연구팀은 초음속 스프레이 기술을 통해 기존 은나노와이어 기술의 단점을 극복다. 후처리 공정없는 단순 스프레이 코팅 공정에 의한 은나노와이어 간의 자가접합을 통해 접촉저항을 획기적으로 줄이는데 성공했고, 롤투롤 시스템에 적용함으로써 산업화의 가능성 또한 제시했다.
윤 교수는 “초음속 저온 스프레이 기술을 통해 제작한 투명전극은 수 만 번의 구부림 테스트에도 성능이 변하지 않고, 700 % 이상 늘려도 전기전도성을 유지할 수 있기 때문에, 플렉서블 투명 디스플레이뿐만 아니라 향후 차세대 태양전지, 각종 첨단 센서 등 다양한 산업분야에 활용할 수 있는 투명전극 기술을 마련하게 됐다”고 밝혔다.
이번 연구는 윤 교수가 교신(책임)저자로 고려대 이종건 연구원(박사과정)이 제 1저자로 참여했으며 미래창조과학부의 재원으로 글로벌 프론티어 연구개발사업(하이브리드 인터페이스 기반 미래소재연구)과 산업원천기술개발사업 지원으로 개발됐다.
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