[첨단 헬로티]

국내 연구진이 휠 수 있는 투명한 전극을 개발했다. 이제까지 웨어러블 기기 제조의 최대 난제로 꼽혀 왔던 기술이었는데, 이번 개발을 통해 각종 디스플레이 기기의 웨어러블화에 날개를 달 전망이다.

한국전자통신연구원(이하 ETRI) 그래핀 물질을 네 개 층으로 쌓아 0.5초 만 에 색이 변하는 전기변색소자를 개발, 지난 2일 사이언티픽 리포트 (Scientific Reports)에 게재되었다고 밝혔다.

 

연구진은 이번 유연 전극의 개발을 통해, 기존 유리 기반 디스플레이를 플래스틱 기반 웨어러블 디스플레이로 적용 가능성을 높였다. 

전극으로 사용하기 위해선 전기전도성이 좋아야 한다. 물론 디스플레이로 활용키 위해선 투명한 기판 위에 올렸을 때 빛이 잘 투과되는 성질 및 조절도 관건이다. 따라서 이번 성과는 그래핀을 활용해 투명하면서도 쉽게 휠 수 있는 전극을 확인했다는 점에서 큰 의미가 있다. 

ETRI는 이러한 요구사항을 만족시키기 위해 종이두께 보다 백만 배 얇은 두께의 그래핀을 한층 한층 쌓아보았다. 적층을 통해 문제 해결에 나선 셈이다.

연구진은 한화테크윈으로부터 제공받은 그래핀 한층이 올라간 열전사 필름을 160℃ 고온에서 라미네이팅 과정을 거쳐, 그래핀을 전사시켰다. 전사 공정을 통해 6층까지 적층하는 데 성공하였으며, 이후 폴리머 계열의 전기 변색물질을 올려 샌드위치처럼 소자화 했다.

ETRI는 4개층의 그래핀 전극을 적용한 경우, 전기화학적 안정성이 가장 우수함을 밝혀냈고 90% 이상의 높은 투과도가 유지되면서, 변색 속도도 10배나 빨랐다고 설명했다. 전기저항은 기존 ITO소재 대비 높은 100옴(Ω)수준이나 변색 속도가 기존대비 최대 10배나 빠른 0.5초 이하로 크게 개선되었다. 따라서 기존 전극을 대체가 가능함을 확인했다. 

이번 전기변색소자는 두께 2mm, 크기 2x3cm이다. 향후 연구진은 이를 크게 만드는 대면적화를 통해 웨어러블 기기에 적용 가능토록 만들 계획이다. 실제 만든 소자는 전극을 통하게 한 상태서 투명한 소자는 밑바닥이 훤히 들여다 보였고 불투명한 상태의 소자는 밑바닥이 보이지 않았다.

ETRI는 향후 본 소자가 스마트 창이나 자동차용 룸미러 등 에너지 절감소자를 비롯, 주변 환경에 따라 색이 자동으로 빠르게 변할 수 있음에 따라 군인이나 탱크 등의 위장시 카멜레온처럼 활용될 수 있다고 설명했다. 아울러 사이니지나 실외용 광고, 디스플레이에 적용되는 정보표시 소자에도 널리 활용될 수 있다고 밝혔다.