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UNIST, 나노기술 접목해 은나노와이어 투명전극 구현새로운 인쇄 공정 개발…고성능 태양전지․LED 적용 가능
박해철 기자  |  ujparkhc@ujnews.co.kr
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2015년 12월 08일  09:30:03
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▲ UNIST 에너지 및 화학공학부의 고현협·김진영 교수팀은 은나노와이어를 원하는 기판에 원하는 방향으로 정렬시키는 인쇄기술을 개발했다.

UNIST(총장 정무영) 에너지 및 화학공학부의 고현협·김진영 교수팀은 은나노와이어를 원하는 기판에 원하는 방향으로 정렬시키는 인쇄기술을 개발했다.

은나노와이어는 단면의 지름이 나노미터(㎚) 단위인 아주 작은 선(線)으로 유연하면서 전도성이 뛰어난 물질이다. 이 특성 때문에 기존 투명전극의 재료로 쓰이는 ‘인듐주석산화물(ITO)’을 대체할 차세대 투명전극 물질로 주목받고 있다. 특히 플렉서블 터치패널이나 디스플레이 시장에서 대면적으로 생산이 가능한 은나노와이어 투명전극에 대한 관심이 높다.

하지만 기존 은 나노와이어 투명전극은 표면이 거칠고, 나노와이어끼리 접촉 저항이 컸다. 또 햇빛에 반사돼 뿌옇게 보이는 ‘헤이즈(Haze)’ 현상도 나타나는 한계점이 있었다. 이 때문에 산업계에서 은나노와이어를 적극적으로 활용하기 어려웠다.

연구진은 은나노와이어 투명전극의 한계를 극복하기 위해 기존 인쇄공정에 나노기술을 접목했다. 실리콘 고무 패턴 안을 통과한 은나노와이어는 용액이 증발하면서 발생하는 모세관 힘에 의해 정렬한다. 이렇게 기판 위에 정렬된 은나노와이어는 서로 불필요하게 엮이지 않으면서 네트워크를 형성한다. 투명전극 표면이 매끄러워지고 투명도도 높아지는 효과를 얻게 되는 것이다.

고현협 교수는 “정렬된 은나노와이어 네트워크를 이용한 투명전극은 전기가 흐르는 연결 구조를 쉽게 조절할 수 있어 성능 좋은 투명전극을 만들기 유리하다”며 “이 전극은 기존에 비해 균일하고 매끄러운 표면을 가지기 때문에 고효율 유기태양전지나 및 OLED 소자 제작이 가능하다”라고 말했다.

김진영 교수는 “정렬된 은 나노와이어를 이용한 고성능 투명전극은 유기태양전지나 OLED 디스플레이와 같은 플렉서블 광전자소자의 성능을 획기적으로 향상시킬 기술”이라며 “대면적 인쇄 기반으로 나노와이어를 정렬하는 기술은 다양한 나노와이어에 적용이 가능해 스마트 센서나 웨어러블 기기에도 충분히 활용할 수 있을 것”이라고 평가했다.

이번 성과는 나노 분야의 세계적인 권위지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’에 최신호 온라인 속보로 발표됐으며 미래창조과학부 글로벌프론티어사업(나노 기반 소프트일렉트로닉스연구단) 그리고 산업통상자원부 한국에너지기술평가원의 지원으로 수행됐다.

박해철 기자

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