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TECH M

유연하고 신축성 있는 전자 부품 소자용 초고속 대면적 광 기반 생산 기술 개발

2019-11-12박응서 기자

한국기계연구원 인쇄전자연구실 우규희 박사 연구팀이 개발한 초고속 대면적 광원으로 제작한 투명 전극 기반의 유연 OLED 조명. 사진제공 기계연

국내연구진이 유연한 투명전극부터 고감도 신축성 스트레인 센서까지 다양한 전자 부품 소자를 경제적으로 제작할 수 있는 대면적 광기반 생산 기술을 개발했다.

한국기계연구원(이하 기계연)은 인쇄전자연구실 우규희 박사 연구팀이 전자부품 소자에 대면적 광원을 수㎳(밀리초, 1천분의 1초)로 아주 짧게 쪼여 열 손상을 최소화하면서 유연하고, 신축성 있는 전자 부품 소자를 만들 수 있는 생산 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

대면적 광을 이용하면 나노와이어나 메시(mesh)타입의 유연성이 뛰어난 투명전극 패턴 필름을 비롯해 고감도 신축성 스트레인 센서 같은 전자 부품 소자를 훨씬 짧은 시간에 효과적으로 제작할 수 있다. 특히 전도성 나노 재료의 고속 열처리와 동시에 패터닝까지 진행할 수 있어, 생산 공정을 단순화할 수 있다. 또 롤투롤과 연계하면 초당 수백~수천㎠ 이상까지도 대면적 고속 생산할 수 있다는 장점도 크다.

지금까지는 패터닝을 위해서 포토리소그래피나 스탬프를 이용한 전사, 레이저를 이용한 가공 등을 주로 이용했다. 하지만 공정이 복잡하고 공정 시간 단축과 대면적화에 한계가 있었다.

또 연구팀은 신축성 있는 고무 같은 투명한 수지와 금속 나노 입자로 이뤄진 복합 재료에 대면적 광원을 쪼여 신축성 전도체를 만드는 데도 성공했다. 수지 속 금속 물질에만 국부적으로 높은 열을 순간 유도해 높은 전도도를 갖는 신축 전도체를 만드는 기술이다.

이 기술을 이용하면 기계적 변형에 따라 저항 변화가 커 민감도가 훨씬 좋은 신축성 스트레인 센서를 만들 수 있다. 지금까지는 복합 재료 내의 금속 나노 입자 가루가 밀착해 굳도록 하는 소결을 유도해, 전도도를 향상시키는 과정에서 수지가 고온에 함께 노출돼 과경화하고 신축성이 줄어드는 문제가 있었다.
  
인쇄전자연구실 우규희 선임연구원은 “대면적 광 공정 기술은 유연하고 신축성 있는 전자 부품 소자 제작시 발생되는 폴리머 기재의 열적 변형과 손상을 최소화하면서, 대량, 고속 생산하는 데 적합한 기술”이라며 “롤투롤 시스템과 연계해 플렉시블 조명과 디스플레이, 태양 전지, 스마트 윈도우, 투명 발열체 등에 활용할 수 있어 유연 투명 전극을 비롯해 다양한 유연 신축 전자 부품 소자를 대량 생산하고, 상용화할 수 있도록 노력할 것”이라고 말했다.

 

박응서 테크엠 기자   gopoong@techm.kr