디지스트 장재은 교수팀, 박막전극에 미세 구멍 뚫어…
둘둘 마는 TV화면, 입는 컴퓨터…. 세계각국의 과학자와 관련기업들이 접고 구부리고 잘 수 있는 ‘플렉시블’ 전자제품을 개발하기 위해 치열한 경쟁을 벌이는 가운데 내구성을 획기적으로 높일 수 있는 전극 기술이 개발됐다.
대구경북과학기술원(DGIST, 디지스트) 장재은 정보통신융합전공 교수와 허수진 박사과정생으로 구성된 연구팀은 기존의 얇은 박막형 전극에 미세한 구멍을 특수한 패턴으로 배치해 전기적 내구성을 획기적으로 높일 수 있는 박막전극제조기술을 개발했다. 이 기술을 이용한 박막트랜지스터 제작기술도 함께 개발했다. 전기적 내구성이 필수적인 플렉시블 디바이스(하드웨어)에도 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀에 따르면 최근 폴더블 스마트폰처럼 플렉시블 전자제품이 늘면서 이에 걸맞은 전극 연구도 활발하다. 기존 연구는 대부분 전기적 전도성을 확보하면서도 유연성을 향상시키기 위해 전극의 구조 자체를 새롭게 설계하거나 응력(외부의 힘에 대응한 내부의 저항력)이 최소인 부분을 이용한 균열 억제에 초점을 두고 있다. 이는 공정이 복잡한데다 신규 생산라인을 설치해야 하고 전도성도 낮은 편으로 알려진다.
반면 장 교수팀이 개발한 기술은 미세한 구멍을 최적화시켜 특정 부분에만 응력을 집중, 균열이 퍼지는 것을 제어하는 것이 특징이다. 구멍 옆에만 균열이 집중적으로 생기도록 한 것이다. 장 교수는 “전극을 30만번 이상 굽혔다 펴도 전극 내 다른 부분에는 균열이 가지 않는 것을 확인했다”고 말했다.
무엇보다 기존 전극생산 설비를 그대로 활용할 수 있다는 게 장점이다. 경제성이 뛰어나다는 의미다.
장재은 교수는 “이번에 개발한 박막전극은 미세한 구멍을 이용해 균열을 효과적으로 통제하는 새로운 개념의 전극”이라며 “향후 관련 기술을 좀 더 발전시킨다면 플렉시블 전자기기의 전자적 내구성을 획기적인 개선에 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구결과는 관련 분야 국제학술지인 ‘어플라이드 머티리얼스 & 인터페이스(ACS)’ 4월2일자 온라인판에 게재됐다.
정광진 기자 kjcheong@hankookilbo.com
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