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연속식 인쇄공정, 유연 전자소재 개발 한계 극복

대량생산 가능한 고전도성 유기투명전극소재 개발

기사입력 2017-01-06 08:24:07
연속식 인쇄공정, 유연 전자소재 개발 한계 극복
전도성고분자 용액의 정제 공정을 통해 불순물을 제거하고(왼쪽 개념도), 이를 통해 전기적 물성(전기전도도)이 약 2배 가량(1100→2000 S/cm) 향상되고,(오른쪽 그래프 참고) 전기전도도 상승 후에도 안정한 상태의 용액으로 계속해서 유지되는 것을 볼 수 있다. (오른쪽 그래프 내부 사진)

[산업일보]
전도성 고분자는 유연하고(flexible) 잘 휘어지며(bendable) 인쇄가 가능한(printable) 미래형 전자소자의 응용소재로 각광받고 있다. 하지만 전도성 고분자는 기존에 사용돼지는 금속산화물 소재에 비해 낮은 전기전도도로 효율이 낮아 소자 적용에 어려움을 겪고 있다.

따라서 전도성고분자의 전기적 물성을 향상시키기 위한 여러 연구들이 행해지고 있다. 현재까지 알려진 전도성고분자의 전기전도도를 향상시키는 공정은 대부분 박막상태의 후처리공정으로, 극성용매나 황산 수용액과 같은 용액에 담그거나, 도포하는 방식이다. 이는 필름상 처리과정에서 필름 결함의 문제와 공정의 한계를 가진다.

미래창조과학부는 국내 연구진이 초정밀나노입자공정기술로 기존보다 전기전도도가 2배 높은 전도성고분자 용액을 제조하고 이를 이용한 직접인쇄공정을 통해 고효율의 유연소자를 개발했다고 밝혔다.

전도성 고분자는 가격 경쟁력, 유연성, 공정성 등의 장점을 가지고 있어 투명 전극 소재로 주목 받고 있으나, 대표적 투명전극 소재인 ITO (indium tin oxide)에 비해 낮은 전기전도도로 적용에 어려움을 겪고 있다.

기존물성(1,000 S/cm)을 뛰어 넘는 높은 전기전도도(2,000 S/cm)를 구현할 수 있는 전도성 고분자를 안정성이 높은 상태로 제조하고, 연속식 인쇄공정을 통해 유연 전자소재 개발의 한계를 극복할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다.

김중현 교수(연세대학교)·노용영 교수(동국대학교) 연구팀은 미래창조과학부 나노·소재기술개발사업의 지원으로 연구를 수행했으며, 이 연구결과는 재료과학 분야 세계적 권위지인 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials, 영향력 지수 18.96)에 게재 및 Inside Cover Story 논문으로 선정됐다.

김중현 교수는 “제조된 고전도성 유기용액소재는 직접패터닝(Direct Patterning)이 가능하고 연속생산공정(Roll to Roll Process)으로 유연투명전극을 대량생산할 수 있어 향후 태양전지, 디스플레이 등 다양한 전자소재 제조에 응용이 가능할 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.
강은영 기자 qboom@kidd.co.kr

반갑습니다. 산업부 강은영 기자입니다. 산업 관련 빅데이터(Big Data), 3D프린터, 웨어러블 기기, 가상현실(VR) 분야 등과 함께, ‘산업인 24시’, ‘동영상 뉴스’, ‘동영상 인터뷰’ 를 통해 여러분을 찾아뵙겠습니다.

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