"은나노선 이용 신축성 투명전극 개발…A4크기 대면적 제작"

KIST 손정곤 박사 "신축성 디스플레이·웨어러블기기 등 활용 기대"

한국과학기술연구원(KIST) 연구진이 은나노선을 이용해 휘거나 늘릴 수 있는 투명 전극을 제작하고, 이를 A4용지 크기의 대면적으로 제작하는 기술도 개발했다.

KIST 광전하이브리드연구센터 이상수·손정곤 박사팀은 9일 신축성 투명 기판에 잡아들여도 은나노선이 끊어지지 않는 안정적인 은나노선망을 형성하는 공정을 개발, 50% 이상 늘어나고 5천번 이상 잡아 늘여도 투명성과 전도성이 안정적으로 유지되는 신축성 투명전극을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 또 이 공정으로 신축성 투명전극을 A4용지 크기의 대면적으로 제작하고, 이를 이용해 손바닥 크기(10㎝×10㎝)의 신축성 투명 디스플레이를 구현하는 데도 성공했다.

투명전극은 태양전지, 터치스크린 기반의 디스플레이 장치 등에 꼭 필요 요소로, 현재 상용화된 것은 주로 인듐주석산화물(ITO)을 기반으로 제작된다.

그러나 금속 산화물인 ITO 기반 투명전극은 유연성이 부족해 신축성 기기나 웨어러블 기기에는 사용하기 어려운 단점이 있다.

이를 극복하기 위해 신축성 기판에 지름 수십 나노미터(㎚=10억분의 1ｍ)의 긴 은나노선을 넣어 신축성 투명전극을 만드는 연구가 활발히 진행돼왔다.

하지만 이런 투명전극은 잡아 늘이면 내부의 은나노선이 끊어져 전도성이 떨어지고 이를 개선하기 위해 은나노선을 많이 넣으면 투명도가 떨어지는 단점이 생긴다.

연구팀은 이 연구에서 미리 잡아 늘여 놓은 기판 위에 은나노선을 배치하고 기판을 다시 이완시킬 때 에탄올이나 물 같은 용매를 첨가, 은나노선 간 마찰저항을 줄이는 공정을 개발, 잡아들여도 은나노선이 부러지지 않게 하는 데 성공했다.

이렇게 제작한 신축성 투명전극은 빛 투과도 92%의 투명도에서 50% 이상 늘어나고 5천번 이상 반복적으로 구부르기너 늘여도 투명성과 전도성이 안정적으로 유지되는 것으로 확인됐다.

손정곤 박사는 "이번에 개발한 기술은 신축성 투명전극의 대면적화 양산 공정에도 사용할 수 있다"며 "고기능성 스마트웨어 등 웨어러블 기기와 신축성 디스플레이 등에 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이 연구 결과는 소재 분야 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'(Advanced Functional Materials)에 게재됐다.

/연합뉴스