초고속 대면적 광원으로 제작한 고감도 신축성 스트레인 센서를 적용, 운동량 측정 스포츠 밴드. 신축성 테스트를 진행하는 모습.[한국기계연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내연구진이 유연한 투명전극부터 고감도 신축성 스트레인 센서까지 다양한 전자부품 소자를 경제적으로 제작할 수 있는 생산 기술 개발에 성공했다.

한국기계연구원은 인쇄전자연구실 우규희 박사 연구팀이 대면적 광원을 수 ㎳(밀리초, 1천분의 1초) 이내의 아주 짧은 시간 조사, 열적인 손상을 최소화하면서 유연하고 신축성 있는 전자부품 소자를 만들 수 있는 생산 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

대면적 광원을 이용하면 나노와이어나 메시 타입의 유연성이 뛰어난 투명전극 패턴 필름을 비롯해 고감도 신축성 스트레인 센서 같은 전자 부품 소자를 훨씬 단시간에 효과적으로 제작할 수 있다.

특히 전도성 나노 재료의 고속 열처리와 동시에 패터닝까지 진행할 수 있어 생산 공정을 단순화할 수 있고 롤투롤과 연계하면 초당 수백~수천㎠ 이상까지도 대면적 고속 생산이 가능하다는 것이 큰 장점이다.

지금까지는 패터닝을 위해서 포토리소그래피나 스탬프를 이용한 전사, 레이저를 이용한 가공 등이 주로 이용돼왔다. 하지만 공정이 복잡하고 공정 시간 단축과 대면적화에 한계가 있었다.

연구팀은 또 신축성 있는 고무와 같은 투명한 수지와 금속 나노 입자로 이루어진 복합 재료에 대면적 광원을 조사해 신축성 전도체를 만드는 데도 성공했다. 수지 속 금속 물질에만 국부적으로 높은 열을 순간 유도하여 소결시켜 높은 전도도를 갖는 신축 전도체를 만드는 기술이다.

이 기술을 이용하면 기계적 변형에 따라 저항 변화가 커 민감도가 훨씬 좋은 신축성 스트레인 센서를 만들 수 있다. 지금까지는 복합 재료 내의 금속 나노 입자의 소결을 유도해 전도도를 향상시키는 과정에서 수지가 고온에 함께 노출되어 과경화 되고 신축성이 감소하는 문제가 있었다.

우규희 박사는 “롤투롤 시스템과 연계해 플렉시블 조명 및 디스플레이, 태양 전지, 스마트 윈도우, 투명 발열체 등에 활용 가능한 유연 투명 전극을 비롯해 다양한 유연 신축 전자 부품 소자를 대량 생산하는데, 상용화가 될 수 있도록 노력할 것”이라고 말했다.

nbgkoo@heraldcorp.com

초고속 대면적 광원으로 제작한 투명 전극 기반의 유연 OLED 조명.[한국기계연구원 제공]