국내 연구진이 스티커처럼 탈부착이 가능한 디스플레이용 전해질 소재기술을 개발했다. 1회용 디스플레이나 모바일 웨어러블 표시장치 신규 시장을 창출할 것으로 기대된다.
홍기현 재료연구소 표면기술연구본부 연구원, 이근형 인하대 화학공학과 교수, 이종람 포항공대 신소재공학과 교수로 구성된 공동연구팀(이하 홍 박사팀)은 다양한 전도성 기판에 사용할 수 있는 스티커형 디스플레이용 젤 전해질 소재 기술을 국내 처음으로 개발했다고 21일 밝혔다.
전해질은 배터리, 전기도금, 전자소자 디스플레이에 사용하는 기능성 소재다. 주로 극성 용매에 녹여 액체 상태로 사용한다.
액체 전해질은 이온 전도도는 우수하지만 소자에 적용할 때 누수 위험성을 안고 있다. 정밀한 패키징 공정이 필요하고, 유연성을 기대하기는 어렵다.
홍 박사팀은 액체 전해질 소재의 물성 한계를 극복하기 위해 이온성 액체, 고분자 지지체, 발광염료를 혼합해 기계적 강도와 이온 전도도를 높인 젤 전해질 소재를 제조했다.
젤 전해질은 액체 상태가 아닌 젤 타입의 반고체다. 표면에 점성을 띠고 있어 기판에 탈부착이 가능하다.
홍 박사팀은 젤 전해질을 전도성 기판에 부착해 교류전압을 넣었고 젤 전해질에 도핑된 발광염료의 산화·환원 반응으로 인해 평방미터 당 최대 100칸데라(cd/㎡)의 빛이 방출되는 것을 확인했다.
직류전압을 가했을 때는 전해질과 전극간 전기화학 반응으로 에너지 충·방전이 가능한 슈퍼 캐패시터(축전기) 특성을 나타냈다.
플렉시블 소자 상용화에는 기계적 강도와 이온 전도도를 확보한 신규 전해질 소재 개발이 필다. 현재 전 세계적으로 유기발광다이오드(OLED)나 액정표시장치(LCD)를 대체할 새로운 형태의 저비용, 유연 디스플레이 소자 개발이 한창이다.
홍기현 연구원은 “젤 전해질 기반 디스플레이 소자는 기존 소자에 비해 공정이 단순하고 제조비용이 낮다. 또 전해질 이온 전도 특성을 이용하면 에너지 소자로 응용도 가능하다”며 “무엇보다 탈부착이 가능해 향후 웨어러블 및 모바일 기기와 접목해 새로운 시장을 만들어낼 수 있다”고 말했다.
이번 연구 성과는 어드밴스드 에너지 머터리얼스와 사이언티픽 리포트 온라인 판에 게재됐다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
