'은' 대신 '아연' 나노입자…값싼 패널 시대 온다

고가 은나노 제품보다 저렴…항균 기능도 우수해

▲공정 시간에 따른 아연 나노 입자의 특성.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자]아연 나노입자를 활용해 값싼 고성능 항균유리패널이 2~3년 안에 나올 것으로 전망된다. 값비싼 은나노 항균 필름을 대체할 것으로 보여 눈길을 끈다. 스마트폰 터치 패널 등에 활용할 수 있다.

국내 연구팀이 은 나노입자를 사용한 고가의 항균 디스플레이, 항균 필름 등을 대체할 것으로 기대되는 아연 나노입자를 활용한 저가의 고성능 항균유리패널을 개발했다. 항균 특성과 패널의 투명도, 내구성 등이 뛰어나 스마트폰 터치 패널 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

손, 얼굴 등과 수시로 접촉하는 스마트폰 터치 패널은 사용과정에서 각종 세균에 오염될 수 있다. 세균 오염 자체를 차단하기는 어렵기 때문에 오염된 세균을 제거하기 위해 투명 디스플레이 패널에 항균특성을 갖는 은, 구리, 아연 등의 나노입자를 코팅하려는 다양한 시도가 이뤄지고 있다.

강한 항균 특성의 장점 때문에 은 나노입자를 활용한 항균 필름이 상용되고는 있는데 은 나노입자는 투명한 유리와 접착력이 약해 스마트폰 등에서 발생하는 반복적인 터치에 취약하다는 단점이 있었다.

연구팀은 은 나노입자보다 가격이 저렴하면서도 항균특성을 보이는 아연 나노입자를 활용해 터치에 강하고 내구성도 향상된 항균 유리패널을 개발했다.

아연 나노입자를 입힌 유리패널에 대한 대장균과 황색포도상구균에 대한 항균특성을 평가한 결과 은 나노입자와 유사한 99.99% 이상의 항균 활성치를 나타냈다. 투명유리 수준의 빛 투과성을 보이는 등 유리패널의 항균 재료로서 아연 나노입자의 활용가능성을 확인했다.

또 아연 나노입자와 유리의 접착력을 강화해 터치 등 옆으로 미는 힘에 대한 저항력을 강화하기 위해 아연 나노입자와 유리 사이에 티타늄 나노입자를 넣었다. 그 결과 2000번 이상의 옆으로 밀기 테스트에도 90% 이상의 투명도를 유지하는 등 터치에 강해졌다. 3개월 이상 공기 중에 노출돼 아연이 산화되더라도 투명도나 항균특성에는 영향이 없었다.

충남대학교 재료공학과 윤순길 교수 주도로 최형진 박사과정 연구원(제1저자) 등이 수행했다. 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구실(BRL)사업 등의 지원으로 이뤄졌다. 연구결과는 네이처(Nature) 자매지인 사이언티픽 리포트지(Scientific Reports) 온라인판 9월 3일자((논문명 : Enhanced transparency, mechanical durability, and antibacterial activity of zinc nanoparticles on glass substrate)에 실렸다.

윤순길 교수는 "발상의 전환을 통해 기존 기술의 한계를 넘어선 것으로 빠르면 2~3년 내에 상용화될 수 있을 것"이라며 "이번 연구 성과는 다양한 나노·바이오 융·복합 분야에서도 활용될 것으로 기대된다"고 말했다.