"휘어진다고? 나는 늘어난다!"

국내 연구진이 구부러지고, 늘어나는 투명전극을 개발해 관심이 집중되고 있다.
최근 플렉서블 디스플레이가 구부러지는(bendable) 것을 넘어, 접을 수 있는(foldable) 디스플레이로 발전하면서 물리적 스트레스에 강한 고접착성이 중요한 요소로 생각되고 있다.


이번 연구에서는 폴리머 기판의 표면을 은나노와이어와 결합력이 강한 작용기로 변화시킴으로써 전도도가 높고 투명하며 휘어짐과 늘어짐이 모두 가능한 안정한 투명전극체를 구현하였다. 이로 인해 구부러지는(bendable) 플렉서블 전자기기를 넘어 늘어나는(stretchable) 전자기기 개발의 실마리가 될 것으로 기대된다.

특히 다양한 표면 개질에 따른 은나노와이어 필름의 휘어짐 테스트를 진행한 결과 벤딩테스트(그래프 a)에서 비교적 안정한 모습을 보이며 가장 향상된 물리적 내구성을 나타내었고, 스트레칭 테스트(그래프 b)에서도 1000회의 스트레칭(접었다 펴거나 잡아당기는)에도 벗겨짐 현상 없이 낮은 저항을 계속 유지하여 강한 신축성을 확인했다.



본 연구는 이효영 성균관대 화학과 교수, 김운천 박사(공동 교신저자)와 이한림 박사과정 연구원(제1저자)이 공동으로 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적연구)과 국내 그래핀올 사의 일부 지원으로 수행되었고 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈지 2월 10일자 온라인판에 게재되었다.



전도도가 높고 투명하며 휘어짐과 늘어남이 모두 가능한 안정한 투명전극체를 구현함으로써 새로운 플렉서블 소자 시장 개척에 크게 이바지 할 것으로 기대된다. 특히 휘어지거나 접어지는 전자소자 및 기기에 대한 수요가 크게 증가함에 따라 플렉서블 디스플레이뿐만 아니라 최근 급속도로 성장하는 투명전극, LED 등에 응용될 것으로 보인다. 이호영 교수는 “이번 연구를 통해 인공심장이나 늘어나는(strechable) 스마트폰, 웨어러블 컴퓨터 등 스트레처블 유기반도체 개발에 기여할 것”이라고 설명했다. 이번 연구성과에 삼성, LG를 비롯하여 산업계의 관심이 모이고 있다.




Q. 연구를 시작한 계기는
A. 기존 플라스틱 기반의 플랙서블 기기는 접힐 때 손상될 수 있어 이를 극복하기 위해 폴리머 기판을 이용한 신축성 있는 소자 개발을 생각하게 되었다.

Q. 이번 성과의 특징은
A. 표면 개질된 폴리머 기판을 이용해 길게 늘일 수 있는 신축성 있는 투명전극을 구현하였다.

Q. 어디에 쓸 수 있나
A. 플렉서블 디스플레이, 태양전지, LED의 안정적인 투명전극체로 응용될 수 있다.

Q. 실용화까지 얼마나 걸릴지
A. 연구결과를 통해 보면 5년 내에 실용화 가능할 것으로 기대하고 있다.

Q. 실용화를 위한 남은 과제는
A. 물리적 안정성이 더 높고 다루기 쉬운 폴리머 기판의 개발이 필요하다.

Q. 연구과정에 에피소드가 있나
A. PDMS 폴리머는 일반적으로 접착력이 낮아 보통 상하부 PDMS로 물질을 고착화하는 과정이 필요하다. 때문에 부가적인 코팅막 없이 전도성 물질을 적층하기 어려울 것이라는 통념을 극복한 연구결과라 할 수 있다.

Q. 꼭 이루고 싶은 목표가 있다면
A. 기존 실리콘과 산화인듐주석반도체 전극을 대체하여 향후 새로운 플렉서블 디스플레이 시장을 개척하고 싶다.

[김수환 기자]