- 4개층 그래핀 적층해 90% 투과도, 0.5초만에 색깔바꿔
- ITO소재 대체 가능성 발굴, 기존대비 변색속도 10배 단축
[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 구부러지는 웨어러블 기기 제조의 최대 난제로 꼽혀 왔던 유연하면서 투명한 전극을 개발했다.
이 기술은 각종 디스플레이 기기의 웨어러블화 뿐만 아니라 국방 디지털화에 적용, 군인이나 장비, 탱크의 위장에도 사용될 전망이다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 전기변색소자를 기반으로 그래핀 물질을 네 개층으로 쌓아 0.5초만에 색이 변하는 소자를 개발했다고 27일 밝혔다.
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| ETRI 황치선 그룹장(오른쪽)과 김주연 박사가 그래핀 기반 투과도 가변 소자의 측정된 광학 특성에 대해 협의하고 있다.[제공=ETRI] |
전극으로 사용하기 위해선 전기전도성이 좋아야 한다. 물론 디스플레이로 활용키 위해선 투명한 기판위에 올렸을 때 빛이 잘 투과되는 성질 및 조절도 관건이다.
ETRI는 이러한 요구사항을 만족시키기 위해 종이두께 보다 백만 배 얇은 두께의 그래핀을 한층 한층 쌓아올렸다.
연구진은 한화테크윈으로부터 제공받은 그래핀 한층이 올라간 열전사 필름을 160℃ 고온에서 라미네이팅 과정을 거쳐, 그래핀을 전사시켰다.
전사 공정을 통해 6층까지 적층하는데 성공했고, 이후 폴리머 계열의 전기 변색물질을 올려 샌드위치처럼 소자화시켰다.
ETRI는 4개층의 그래핀 전극을 적용한 경우, 전기화학적 안정성이 가장 우수함을 밝혀냈고 90% 이상의 높은 투과도가 유지되면서 변색 속도도 10배나 빨랐다고 설명했다.
전기전도도는 기존 인듐주석산화물(ITO) 소재 대비 낮은 100옴(Ω)수준으로 좋고, 변색 속도 또한 기존대비 최대 10배나 빠른 0.5초 이하로 줄였다.
연구진은 두께 2mm, 2x3cm의 투명한 전기변색소자를 만드는 데 성공했다. 제조된 소자는 전극을 통하게 한 상태에서 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.
이와함께 실외용 광고, 디스플레이에 적용되는 정보표시 소자에도 널리 활용될 수 있다고 밝혔다.
김태엽 ETRI 실감디스플레이연구그룹 프로젝트 리더는 “그래핀을 활용해 색상 및 열 가변 소자를 개발, 개인전투체계에서 군화, 방탄모, 위장복을 플랫폼화해 적으로부터 아군을 보호하는 카멜레온 위장 기술로 확대할 계획”이라고 말했다.
nbgkoo@heraldcorp.com
