비틀고 잡아늘려도 끄떡 없는 폴더블폰 나오나...국내연구진 신축성 전극 개발

이신두 서울대 공대 교수팀 연구 성과

전도성 고분자로 고해상도, 신축성 구현

인장률 40%로 변형해도 전기적 특성 균일

이신두 교수팀이 개발한 신축성 전극을 손가락에 부착해 비틀거나(사진 a), 늘려보아도(사진 b) 전기적 특성이 균일하게 유지된 덕분에 해당 전극에 연결된 LED에서 빛이 나고 있다. /사진제공=서울대

국내 연구진이 휘고, 늘리고, 비틀어도 끄덕 없는 신축성 전극 기술을 개발했다. 앞으로 폴더블폰 등에 쓰일 다양한 형태의 디스플레이나 착용형(웨어러블) 전자소자 및 센서 개발에 응용 가능할 것으로 보인다.

서울대 공대는 이신두 전기·정보공학부 교수팀이 전도성 고분자 기반의 고해상도 신축성 전극 핵심기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 이 교수팀이 개발한 신축성 전극 어레이는 패턴 모양이 바뀌어도 전기적 특성이 균일하고 안정적으로 유지됐다. 특히 인간 관절의 평균적인 운동 범위인 40%수준의 인장률 변형에서도 전기적 특성이 우수하게 유지됐다. 용액 공정으로 신축성 전극 위에 유기 고분자 발광 다이오드를 제작했더니 반복적인 인장 변형 속에서도 매우 안정적인 발광 특성을 보였다고 서울대 측은 설명했다.

서울대 공대 이신두(왼쪽) 교수와 강수지 박사과정 연구원/사진제공=서울대

기존에도 전도성 고분자를 활용한 소자개발 사례는 있었으나 신축성 기판 자체의 소수성 탓에 높은 패턴 정확도를 가지면서도 수십 마이크로미터(㎛)급 너비의 해상도를 구현하는 전극 어레이를 제작하기는 어려웠다. 이 교수팀은 이를 극복하기 위해 세계 최초로 기판 표면에서의 ‘방향성 젖음 국지화(directional wetting localization)’ 개념을 제안했다. 그 결과 기판의 표면 에너지를 높이고, 기판과 용액 사이의 에너지 차이와 방향성 젖음을 원하는 수준으로 조절할 수 있었다. 그만큼 패턴 정확도를 높인 신축성 전극 어레이를 개발할 수 있게 된 것이다.

이번 연구는 서울대학교 정보기술사업단 BK21 플러스 사업과 삼성디스플레이의 지원으로 수행됐다. 연구팀에는 서울대 공대의 이보연·이신형 박사와 강수지 박사과정학생이 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 네이쳐의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 9월 10일자 온라인판으로 게재됐다. /민병권기자 [e-mail]