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.

정종오 기자 ikokid@