ETRI, 플렉서블 디스플레이 적용 가능 전극 제조기술 개발

[대전=이데일리 박진환 기자] 투명하면서 휘는 디스플레이에 적용이 가능한 전극 제조기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국전자통신연구원(ETRI)는 나노인터페이스소자연구실 홍찬화 박사가 은(Ag) 소재를 이용해 나노급 와이어에 전자빔(electron beam)을 쏘아 투과성이 좋고, 저항이 낮은 투명전극 제조 원천기술 개발에 성공했다고 7일 밝혔다.

이 기술의 핵심은 은(Ag) 나노와이어에 전자빔을 쏘아 투명하면서 휠 수 있는 디스플레이에 적용 가능한 투명전극을 만드는 동시에 제조과정에서 송풍건조공정(air-dry process) 열기를 가진 바람을 이용해 은(Ag) 나노와이어를 기판에 균일하게 분산시키는 공정을 개발, 적용한 것이다.

그동안 디스플레이 패널 등에 사용됐던 투명전극 소재는 인듐 주석산화물(ITO)로 자원적 한계와 함께 높은 가격 등으로 유연성이 떨어져 고품질의 투명전극 구현에 어려움이 적지 않았다.

이에 따라 ETRI 연구팀은 인듐 주석산화물을 대체할 방법을 찾던 중 현재 사용되고 있는 은(Ag) 나노와이어에 착안했다.

은(Ag) 나노와이어는 전기전도성이 매우 우수하고, 지름이 작아 네트워크 구조의 투명전극으로 활용이 가능해 기존 전극을 대체할 재료 중 하나다.

그러나 은(Ag) 나노와이어는 와이어 간 접촉 저항이 높고, 분산공정 기술이 미흡해 효율성이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

ETRI 연구팀은 이러한 단점을 없애기 위해 나노급의 와이어가 중첩되는 지점에 전자빔을 쏴서 녹여 저항을 낮춰 전기가 잘 통하게 하는데 성공했다.

교차되는 지점의 나노와이어 크기는 27.5 나노미터(㎚) 크기로 사람 머리카락 두께의 약 3000분의 1 수준이다.

이번에 개발된 기술을 통해 주원료의 깨짐 현상을 원천적으로 해결했으며, 은(Ag) 나노와이어를 얇고 고르게 퍼지게 하는데 있어 송풍건조 방식을 채택, 제조공정의 혁신을 이뤘다는 평이다.

홍찬화 박사는 “이번에 개발된 투명전극 제조기술은 인듐주석산화물의 대체가 가능한 금속 나노와이어 투명전극을 간단하면서 빠른 시간에 만들 수 있는 기술”이라며 “전자빔을 이용한 은(Ag) 나노와이어의 제조기술이 금속 나노소재의 전기적 특성을 개선할 수 있는 매우 유용한 기술로 각종 디스플레이 및 터치패널, 휠 수 있는 소자 전극으로도 활용이 가능 할 것”이라고 내다봤다.

한편 이번 연구는 고려대 주병권 교수팀과 순천대 곽준섭 교수팀 등과 공동으로 진행됐으며, 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 게재됐다.

ETRI 홍찬화 박사가 은(Ag) 나노와이어가 담긴 유리병과 이번에 개발된 투명전극 제조 원천기술을 활용해 제조된 은(Ag) 나노와이어 투명전극 유리기판을 살펴보고 있다. 사진=ETRI 제공