입는 컴퓨터 상용화 코 앞?…휘어지는 전자소재 생산 공정 개발

[아시아경제 노미란 기자]전자기기들을 마음대로 휘어지는 것이 가능한 전자소재를 제조할 수 있는 새로운 잉크젯 프린팅 공정기술이 개발됐다. 이 기술로 입는(wearable) 컴퓨터, 유연한(Flexible) 디스플레이, 일회용 (disposable) 전자소자 등의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.

잉크젯 프린팅은 유기 반도체 잉크를 이용한 차세대 소프트 전자소자를 값싸게 제조할 수 있는 핵심 공정으로 평가받아왔다. 그러나 케찹을 눌러 짜듯 잉크를 토출하기 때문에 정밀하게 반도체 박막을 패터닝 하는데 한계가 있었다.

그동안 이 단점은 빛에 반응하는 고분자를 이용해 원하는 형상을 자유자재로 패터닝하는 포토리소그래피 방법으로 해결해왔으나, 장비가 고가이고 공정이 매우 복잡했다.

조길원 포스텍 화학공학과 교수의 지도아래 곽동훈 박사와 건국대학교 유기나노시스템공학과 이위형 교수가 참여한 연구팀은 유기용매를 고분자 기판에 잉크젯 하여 마이크론 크기의 우물 모양 패턴 어레이를 손쉽게 제조하고, 이를 뱅크로 이용하여 잉크젯 프린팅 공정의 정밀도를 높이는데 성공했다.

개발된 기술은 용매 방울이 고분자 박막을 녹일 때 우물모양의 마이크로 패턴을 만든다는 점에 착안해 고안됐다. 초소형 우물에 가두어진 유기반도체 잉크는 건조 과정에서 결정화가 극대화돼 우수한 특성을 나타냈다.

이 기술은 고성능 유기반도체 박막을 손쉽게 패터닝 할 수 있어 유연디스플레이 및 입을 수 컴퓨터 등의 차세대 전자소자를 제조하는데 활용 할 수 있을 것으로 기대된다.

또한 패터닝이 필요한 유연디스플레이, 메모리 및 에너지 소자 등 다양한 분야에 새로운 리소그래피 공정으로 응용 가능할 것으로 기대된다.

연구팀은 “잉크젯으로 제조된 마이크로 우물을 이용하면 유기반도체 층을 원하는 위치에 형성이 가능해 소자의 정밀도를 높일 수 있을 뿐만이 아니라 유기전자 소자의 제조단가를 획기적으로 낮출 수 있는 새로운 가능성을 연 것”이라고 연구의의를 밝혔다.

본 연구 결과는 재료분야의 세계 최고 권위지인 어드밴스드 펑셔널 머터리얼스 “Advanced Functional Materials”에 13일자 표지 논문으로 출간됐다. 또한 관련 기술은 기업 및 연구소와 상업화를 논의 중이다.

노미란 기자 asiaroh@asiae.co.kr