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ETRI, 그래핀 이용해 휘는 디스플레이 투명전극 개발

  • 등록 2016.08.05 11:04:36
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국내 연구진이 휠 수 있는 디스플레이에 적용 가능한 투명전극 개발에 성공했다. 이에 따라 향후 플렉시블(Flexible) 터치 패널 등에 널리 적용될 전망이다.


ETRI(한국전자통신연구원)는 면저항·투과도 특성을 동시에 제어 가능한 4인치 크기의 대면적 고품질의 그래핀 합성기술을 최근 개발했다. 연필심의 재료인 흑연 한개층을 말하는‘그래핀’은 탄소원자들이 벌집모양으로 배열된 얇은 막 형태의 나노소재로 두께가 0.3nm(나노) 크기로, 사람 머리카락 두께의 백만분의 1 수준이다. 전기가 잘 전달되는 전도성, 높은 투과도, 우수한 유연성 등 특성을 갖고 있다.


현재 휘어지는 디스플레이에는 주로 인듐 주석 산화물(ITO)이 많이 쓰인다. 하지만 ITO는 소재의 한계성과 휠 때 깨짐현상 등으로 문제점이 있다. 이의 대체재로 급부상 중인 것이 그래핀, 메탈 메쉬(Metal mesh), 나노와이어(Nano wire) 등이 있다. ETRI는 지난 5월 7일, 나노와이어에 이어 그래핀을 투명전극으로 적용하는데 성공했다.


그동안 그래핀은 원자 한 층의 두께로 인해 투과도면에서는 우수한 특성을 보여주었지만 면저항을 낮추는데는 어려움이 있어 왔다. 면저항이 높으면 전기 전도도가 좋지 않아 디스플레이를 터치 할 때 정확한 위치에 잘 눌러지지 않으며, 높은 전압이 요구되는 단점이 있었다. 이에 따라 그동안 그래핀 촉매로 구리(Cu)를 이용해 왔었는데 이런 문제점 해결을 위해 ETRI 연구진은 니켈(Ni)을 같이 사용해 구리-니켈 합금 메탈 촉매를 이용해 그래핀을 합성했다.


ETRI가 성공한 그래핀 합성법은 구리-니켈 합금 메탈 촉매의 비율을 제어해 목적에 맞는 면저항·투과도 특성을 가지는 대면적 고품질 그래핀을 합성하는 기술이다. 기존 단일층 그래핀을 반복적으로 적층하는 방법을 통해 원하는 특성의 다층 그래핀을 형성하는 방법에 비해 공정상의 효율과 수율 면에서 큰 장점이 있다. 연구진은 최적화된 구리-니켈 합금 비율에서 합성된 단일층 그래핀 이면서 그 원자구조에 결함이 없는 약 90% 이상의 고품질 그래핀임을 투과전자현미경(TEM), 라만 등 다양한 분석을 통해 실험적으로 확인했다고 밝혔다.


이번 기술 연구책임자인 ETRI 최춘기 박사는 “현재 수준은 투과도는 좋지만 면저항이 커서 화학물질이나 금속입자를 넣어 결함을 없애고 면저항을 낮추는 연구가 추가적으로 필요하다”며 “저가의 터치패널 제조사와 기술이전을 협의중에 있는데 빠른 상용화를 위해 노력하겠다”고 말했다.


김혜숙 기자 (atided@hellot.net)






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