국내 연구진이 '메타물질'의 특성을 자유자재로 제어하는 공정기술을 개발했다. 금이나 은을 기반 물질로 사용하던 이전과 달리 금·은 조성비를 조절해 다양한 특성을 부여할 수 있게 했다. 안정성을 높이고 대면적으로 유연하게 제작할 수도 있다.
한국전자통신연구원(ETRI·원장 이상훈)은 금·은을 이용한 이종 소재와 용액공정을 활용한 '특성 조절 플렉서블 메타물질 제작 기술'을 개발했다고 21일 밝혔다.
메타물질은 구조나 배열형태로 특성이 바뀌는 인공소재다. 투명망토나 3D 홀로그램과 같이 꿈같은 미래기술을 구현하는 기반이 된다. 소형화·경량화·박막화가 가능해 고집적 광회로나 고해상도 디스플레이, 고효율 태양전지 등 정보통신기술(ICT) 분야 활용도도 높다.
주로 금이나 은으로 만드는데 소재 조성비를 달리할 때 물질에 부여하는 특성 폭을 넓힐 수 있다. 연구팀이 개발한 기술도 물질 조성비를 자유자재로 조절하는데 초점을 뒀다.
연구팀은 유리 기판 위에 200나노미터(㎚) 급 은 나노입자로 디스크 형태의 패턴을 만들고, 이 위에 산화환원 반응을 이용한 '갈바닉 공정'으로 금 입자를 쌓았다. 공정 시간 조절로 얼마든지 금과 은의 조성비를 조절할 수 있다.
연구팀은 이 결과 메타물질에 다양한 정도의 특성을 부여하고 안전성도 높일 수 있다고 설명했다. 새로운 메타물질은 330도 이상 온도를 견디고, 1% 과산화수소 용액에 2시간 이상 노출되도 안정성을 유지한다. 기존 은 나노소재 메타물질은 약 160도 온도나 1% 과산화수소 용액에 수 분 노출시 안정성을 잃었다.
새로운 메타물질은 기판 위에 수지를 도포한 후 압력을 가해 전사하는 '임프린트 공정'과 용액공정 기반 기술을 접목해 대면적 공정 구현도 가능하다. 이를 활용하면 공정 온도를 낮출 수 있고, 메타물질 활용플렉서블 소자 구현도 가능해진다.
홍성훈 ICT소재연구그룹 박사는 “이번 기술로 제작 가능한 메타물질과 활용 범위를 넓힐 수있게 됐다”며 “향후 균일한 플렉서블 메타물질 제작 방법을 연구할 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
