친환경 은나노졸 개발… 기존 깎는 방법 단점 보안
기판 표면처리땐 250~300도 고온서도 접착력 유지
기판 표면처리땐 250~300도 고온서도 접착력 유지
■ 사업화 유망 히든 테크
(7) 한국화학연구원 류병환 박사팀 `인쇄 투명전극 기술`
입는 컴퓨터, 두루마리형 TV 등 유연한 전자기기를 만들려면 반도체를 어떻게 만들어야 할까. 빛을 쪼이고 깍아내고 다시 여러 층으로 쌓고 같은 작업을 반복하는 기존 반도체 제조방법은 힘들고 번거로울 뿐만 아니라 원료비도 많이 든다.
이런 단점을 해결하기 위해 최근 칠하거나 찍는 방법으로 반도체나 디스플레이를 만드는 기술 개발이 활발하게 이뤄지고 있다.
류병환 한국화학연구원 박사팀이 개발한 `인쇄 투명전극 기술'도 이 흐름과 맞닿아 있다.
연구팀은 21세기 프론티어 사업 중 하나인 `차세대 정보디스플레이 기술 개발사업'을 통해 친환경적인 은나노 잉크를 원료로 유리기판이나 폴리이미드필름 등에 인쇄 기법으로 투명전극이나 회로 등 미세라인을 만드는 기술을 개발했다.
이 기술은 디스플레이나 핸드폰의 터치패널이나 태양전지 투명전극에 쓰일 수 있다.
연구팀은 기판에 잉크로 무늬를 그리는 데 그치지 않고 기판에 표면처리를 해서 점이나 선의 패턴을 조절하고, 코팅도 할 수 있게 했다.
화학처리를 통해 표면의 친수성과 소수성 성질을 변화시키면 인쇄하는 배선의 접착력을 크게 높일 수 있다.
또 잉크를 높게 인쇄하면서 잘 이어지도록 만들 수 있다.
연구팀이 이런 처리 후 은나노졸을 프린팅하고 열처리를 하고 나서 스카치테이프로 접착력을 테스트한 결과 250∼300도에서 열처리 후에도 접착력을 유지하는 것으로 나타났다.
이에 비해 표면처리를 하지 않은 기판에 인쇄를 했을 때는 열처리 후 접착력이 거의 없었다.
현재 쓰이는 은나노 잉크는 대부분 환경 친화적이지 못한데, 연구팀은 물을 합성용매로 사용해서 친환경적인 은나노졸을 합성하는 기술을 개발했다.
은나노졸의 입자 크기와 농도 등을 조절하면 쉽게 잉크의 특성을 제어할 수 있다.
류 박사는 "현재 전도성 잉크용 나노입자로 주로 쓰이는 은은 가격이 다소 높지만 매우 안정적인 전기적 특성을 나타낸다"며 "은나노졸 합성을 위해 적합한 고분자 전해질을 사용해 50나노미터 이하의 입자를 고농도로 합성해 잉크젯 방식 인쇄가 가능하도록 만들었다"고 설명했다.
여기에다 물을 싫어하는 소수성 기판에 화학적 처리를 해 젖는 정도를 다양하게 제어하면 인듐주석산화물(ITO)이나 폴리이미드필름, 유리 등 거의 모든 기판 위에 배선이나 패턴을 만들 수 있다는 설명이다.
이 기술은 터치스크린, 연성회로기판, 플렉서블 디스플레이, 태양전지, 휴대폰 등에 광범위하게 쓰일 수 있다.
잉크와 기판의 두박자가 맞으면 쓰임새는 더욱 넓어진다.
이 기술을 이용하면 10마이크로미터, 최대 3∼5마이크로미터까지 회로폭을 좁힐 수 있을 전망이다.
연구팀은 이 기술을 1차로 터치스크린이나 디스플레이에 쓰이는 투명전극에 적용하고, 이어 디스플레이용 배젤전극, 연성 회로기판용 회로전극 등으로 응용하는 연구에 나설 계획이다.
최근 미래창조과학부의 연구성과 사업화 지원사업에 선정돼 힘을 얻게 됐다.
류 박사는 "차세대 전자소자 기술로 주목받는 인쇄전자소자는 현재 주로 전도성 잉크를 이용한 전극 제조에 주로 적용되지만 앞으로 차세대 디스플레이, 조명, 태양전지, 센서, 메모리 등으로 확대돼 시장이 급속도로 커질 전망"이라며 "이 기술은 친환경적인 데다 비교적 상업화에 근접한 만큼 시장에서 경쟁력이 있을 것으로 본다"고 말했다.
안경애기자 naturean@
(7) 한국화학연구원 류병환 박사팀 `인쇄 투명전극 기술`
입는 컴퓨터, 두루마리형 TV 등 유연한 전자기기를 만들려면 반도체를 어떻게 만들어야 할까. 빛을 쪼이고 깍아내고 다시 여러 층으로 쌓고 같은 작업을 반복하는 기존 반도체 제조방법은 힘들고 번거로울 뿐만 아니라 원료비도 많이 든다.
이런 단점을 해결하기 위해 최근 칠하거나 찍는 방법으로 반도체나 디스플레이를 만드는 기술 개발이 활발하게 이뤄지고 있다.
류병환 한국화학연구원 박사팀이 개발한 `인쇄 투명전극 기술'도 이 흐름과 맞닿아 있다.
연구팀은 21세기 프론티어 사업 중 하나인 `차세대 정보디스플레이 기술 개발사업'을 통해 친환경적인 은나노 잉크를 원료로 유리기판이나 폴리이미드필름 등에 인쇄 기법으로 투명전극이나 회로 등 미세라인을 만드는 기술을 개발했다.
이 기술은 디스플레이나 핸드폰의 터치패널이나 태양전지 투명전극에 쓰일 수 있다.
연구팀은 기판에 잉크로 무늬를 그리는 데 그치지 않고 기판에 표면처리를 해서 점이나 선의 패턴을 조절하고, 코팅도 할 수 있게 했다.
화학처리를 통해 표면의 친수성과 소수성 성질을 변화시키면 인쇄하는 배선의 접착력을 크게 높일 수 있다.
또 잉크를 높게 인쇄하면서 잘 이어지도록 만들 수 있다.
연구팀이 이런 처리 후 은나노졸을 프린팅하고 열처리를 하고 나서 스카치테이프로 접착력을 테스트한 결과 250∼300도에서 열처리 후에도 접착력을 유지하는 것으로 나타났다.
이에 비해 표면처리를 하지 않은 기판에 인쇄를 했을 때는 열처리 후 접착력이 거의 없었다.
현재 쓰이는 은나노 잉크는 대부분 환경 친화적이지 못한데, 연구팀은 물을 합성용매로 사용해서 친환경적인 은나노졸을 합성하는 기술을 개발했다.
은나노졸의 입자 크기와 농도 등을 조절하면 쉽게 잉크의 특성을 제어할 수 있다.
류 박사는 "현재 전도성 잉크용 나노입자로 주로 쓰이는 은은 가격이 다소 높지만 매우 안정적인 전기적 특성을 나타낸다"며 "은나노졸 합성을 위해 적합한 고분자 전해질을 사용해 50나노미터 이하의 입자를 고농도로 합성해 잉크젯 방식 인쇄가 가능하도록 만들었다"고 설명했다.
여기에다 물을 싫어하는 소수성 기판에 화학적 처리를 해 젖는 정도를 다양하게 제어하면 인듐주석산화물(ITO)이나 폴리이미드필름, 유리 등 거의 모든 기판 위에 배선이나 패턴을 만들 수 있다는 설명이다.
이 기술은 터치스크린, 연성회로기판, 플렉서블 디스플레이, 태양전지, 휴대폰 등에 광범위하게 쓰일 수 있다.
잉크와 기판의 두박자가 맞으면 쓰임새는 더욱 넓어진다.
이 기술을 이용하면 10마이크로미터, 최대 3∼5마이크로미터까지 회로폭을 좁힐 수 있을 전망이다.
연구팀은 이 기술을 1차로 터치스크린이나 디스플레이에 쓰이는 투명전극에 적용하고, 이어 디스플레이용 배젤전극, 연성 회로기판용 회로전극 등으로 응용하는 연구에 나설 계획이다.
최근 미래창조과학부의 연구성과 사업화 지원사업에 선정돼 힘을 얻게 됐다.
류 박사는 "차세대 전자소자 기술로 주목받는 인쇄전자소자는 현재 주로 전도성 잉크를 이용한 전극 제조에 주로 적용되지만 앞으로 차세대 디스플레이, 조명, 태양전지, 센서, 메모리 등으로 확대돼 시장이 급속도로 커질 전망"이라며 "이 기술은 친환경적인 데다 비교적 상업화에 근접한 만큼 시장에서 경쟁력이 있을 것으로 본다"고 말했다.
안경애기자 naturean@
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