홍찬화 ETRI 박사가 은(Ag)나노와이어가 담긴 유리병과 새로 개발된 투명전극 제조 원천기술로 제조된 은나노와이어 투명전극 유리기판을 살펴보고 있다.

국내 연구진이 투명하고 휘는 디스플레이 기술 개발에 성공했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 7일 투명하고 휘는 디스플레이에 사용되는 전극 제조기술 개발에 성공했다고 밝혔다. 이번 연구는 고려대 주병권 교수팀, 순천대 곽준섭 교수팀과 공동으로 진행됐다.

이번에 개발된 기술의 핵심은 은(Ag)을 이용한 나노와이어(단면 지름이 1나노미터(10억분의 1m)인 극미세선)에 전자 빔을 쏴 투과성이 좋고 저항이 낮은 투명전극으로 만든 것이다.

기존 디스플레이 패널 등에 사용되던 투명전극 소재는 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide)로 자원의 한계로 가격이 비싼데다 유연성이 떨어져 고품질의 투명전극을 만들기 어렵다. 또 박막 형태로 휘면 깨지는 문제점이 있다.

ETRI는 인듐주석산화물을 대체할 방법을 찾던 중 은나노와이어를 주목했다. 은나노와이어는 현재도 휘는 디스플레이에 적용되고 있는 소재다. 전기전도성이 매우 좋고 지름이 짧아 네트워크 구조의 투명전극으로 활용이 가능하기 때문에 기존 전극을 대체할 재료 중 하나로 꼽힌다. 다만 와이어간 접촉 저항이 높고, 분산공정 기술이 미흡해 효율성이 떨어지는 것이 단점이었다.

ETRI는 이를 해결하기 위해 전기가 잘 통하지 않는 나노급의 와이어가 중첩되는 지점에 전자빔을 쐈다. 수 십초 동안 전자빔을 쏴 교차지점을 녹여 저항을 낮춤으로써 전기가 잘 통하게 하는데 성공한 것이다. 교차되는 지점의 나노와이어 크기는 27.5나노미터(㎚)로, 머리카락 두께의 약 3000분의 1 수준이다.

연구진은 또 열기를 가진 바람을 이용해 은나노와이어를 기판에 얇고 고르게 퍼지게 하는 공정을 개발, 적용했다.

홍찬화 ETRI 나노인터페이스소자연구실 박사는“이번에 개발된 투명전극 제조기술은 인듐주석산화물의 대체가 가능한 금속 나노와이어 투명전극을 간단하면서 빠른 시간에 만들 수 있는 기술”이라고 설명했다.

전자빔을 이용한 은나노와이어의 제조기술은 금속 나노소재의 전기적 특성을 개선할 수 있는 매우 유용한 기술로 각종 디스플레이 및 터치패널, 휠 수 있는 소자 전극으로도 활용이 가능 할 것으로 기대된다. 특히 ETRI는 산업체와 협력을 통해 차세대 투명전극 제조기술이 2~3년 내에 상용화될 수 있을 것으로 기대하고 있다.