[방송기술저널 장안정 기자] 국내 연구진이 투명하고 휠 수도 있는 디스플레이에 적용 가능한 전극 제조 기술 개발에 성공했다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 홍찬화 박사가 은(Ag) 소재를 이용, 나노급 와이어에 전자빔(electron beam)을 쏘아 투과성이 좋고, 저항이 낮은 투명 전극 제조 원천 기술 개발에 성공했다고 4월 7일 밝혔다.
네이처 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재된 이번 기술의 핵심은 은(Ag) 나노 와이어에 전자빔을 쏘아 투명하고 휠 수 있는 디스플레이 등에 적용 가능한 투명 전극을 제조가 가능한 기술과 제조 과정에서 송풍 건조 공정(air-dry process)을 개발, 적용한 것이다.
연구진은 “기존 디스플레이 패널 등에 사용되던 투명 전극 소재는 인듐 주석산화물(ITO)이었는데 가격이 비쌀 뿐 아니라 자원적인 한계가 있었다. 또 유연성이 떨어져 고품질 투명 전극 구현에 어려움이 있었다”고 설명했다.
ETRI는 이런 이유로 인듐 주석산화물을 대체할 방법을 찾던 중 현재 사용되고 있는 은(Ag) 나노 와이어에 착안했다. 은(Ag) 나노 와이어는 현재도 휘는 디스플레이에 적용되고 있는 소재다. 전기전도성이 매우 우수하고 지름이 작아 네트워크 구조의 투명 전극으로 활용이 가능하다. 이 때문에 기존 전극을 대체할 재료 중 하나로 주목받고 있다.
하지만 은(Ag) 나노 와이어는 와이어간 접촉 저항이 높고, 분산 공정 기술이 미흡, 효율성이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다. ETRI는 이러한 단점을 없애기 위해 나노급의 와이어가 중첩되는 지점에 전자빔을 쏴서 녹게 만들었다. 저항을 낮춰 전기가 잘 통하게 한 것이다. 교차되는 지점의 나노 와이어는 27.5 나노미터(㎚)로 사람 머리카락 두께의 약 1/3000 수준이다.
동시에 은(Ag) 나노 와이어를 얇고 고르게 퍼지게 함에 있어 송풍 건조 방식을 채택, 제조공정의 혁신을 이루기도 했다. 기존 전극을 제조할 땐 생산 단가나 진공 장비를 사용해 많은 어려움이 있었는데 이 같은 문제를 해결한 것이다.
홍찬화 ETRI 나노인터페이스소자연구실 박사는 “이번 개발된 투명 전극 제조 기술은 인듐주석산화물의 대체가 가능한 금속 나노 와이어 투명 전극을 간단하면서 빠른 시간에 만들 수 있는 기술”이라며 “각종 디스플레이 및 터치패널, 휠 수 있는 소자 전극으로도 활용이 가능할 것”이라고 전망했다.
