투명전극 필름 개발…휘어지는 디스플레이 등에 이용

▲투명전극 필름.[사진제공=교과부]

[아시아경제 정종오 기자]안정성이 높은 투명전극 원천기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이 기술은 저항성과 내구성이 강해 앞으로 휘어지는 디스플레이와 태양전지 개발에 이용될 것으로 보여 관심을 모으고 있다.

국내 연구진이 스마트폰과 같은 전자기기의 투명전극에 널리 사용되는 희소금속인 인듐을 대체할 수 있는 은나노와이어(silver nanowire)를 산화그래핀으로 코팅함으로써 안정성을 크게 높인 투명전극 원천기술을 개발했다. 투명전극(transparent electrode)은 빛 투과율이 높고 전기 전도성이 있는 박막으로 OLED, 평판 디스플레이, 태양전지의 필수 부품이다.

성균관대 이효영 교수(49)와 삼성전기 김운천 박사팀이 공동으로 수행했다.

최근 중국과 일본의 사례에서 보듯 각종 전자기기의 소재가 되는 희귀광물은 국가 간 외교 분쟁의 원인이 될 만큼 중요한 전략적 자원이다. 그 가운데서도 '제2의 희토류'로 불릴 정도로 희귀한 인듐은 투명하면서도 전기가 잘 통해 TV나 스마트폰에 쓰이는 투명전극 필름의 원재료로 널리 사용되고 있다.

그러나 인듐은 광석 1톤당 0.05g밖에 존재하지 않고 그마저 항상 주석이나 납 등과 함께 존재하기 때문에 생산이 쉽지 않다. 또 인듐으로 만든 투명전극 '인듐주석산화물(ITO)'은 구부릴 경우 부서지기 때문에 휘어지는 디스플레이 등에 적용하기 어려웠다.

이 때문에 대체물질로 비교적 생산 공정이 쉬운데다 가늘고 긴 형태로 인해 투명함과 휘어짐, 이 두 가지 특성을 동시에 가질 수 있는 은을 이용한 나노와이어가 주목받고 있다. 연구팀은 은나노와이어를 아주 얇은 단일의 탄소 층인 산화그래핀으로 코팅해 투명도는 떨어뜨리지 않으면서도 공기에 의한 산화는 견딜 수 있도록 한 유연한 투명전극 필름을 개발했다.

은나노와이어를 대면적 디스플레이에 활용하기 위해서는 산화 및 물리적 스트레스로부터 견딜 수 있도록 코팅하는 과정이 필요하다. 기존 방식처럼 고분자로 코팅하는 경우 표면이 두꺼워져 투명도 및 전기전도도가 떨어진다는 문제점이 있었다.

이 교수는 "인듐과 같은 희귀금속이 부족한 우리나라가 세계 투명전극 필름 시장에서 지속적인 우위를 선점하기 위해서는 새로운 소재발굴이나 기술개발이 필요하다"며 "이번 연구결과를 통해 인듐에 비해 공정이 쉽고 대량생산이 가능한 은나노와이어 및 산화그래핀을 이용할 수 있게 돼 앞으로 투명전극 시장에 큰 영향을 미칠 것"이라고 말했다.