고온에서도 열팽창이 작아 디스플레이와 태양전지 등의 소자 제작에 적합한 투명한 유리섬유직물 강화 플라스틱 필름 기판이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

24일 교육과학기술부와 한국연구재단에 따르면 카이스트(KAIST) 배병수 교수 연구팀이 자유자재로 휘거나 구부릴 수 있는(flexible) 디스플레이와 태양전지 제작에 필요한 열팽창이 작은(13ppm/oC 이하) 투명한 유리섬유직물 강화 플라스틱 필름 기판을 개발했다.

배 교수팀이 개발한 투명 플라스틱 필름 기판은 유리섬유직물로 보강돼 유리의 열팽창계수(9ppm/oC)에 가까운 낮은 열팽창계수(13ppm/oC)를 갖고, 내열성이 우수한 하이브리드 소재를 이용해 높은 온도(250℃ 이상)에서도 디스플레이와 태양전지 등의 소자를 제작할 수 있게 한 것이 특징이다.


이에 따라 차세대 꿈의 디스플레이로 불리는 자유자재로 휘거나 구부릴 수 있는 디스플레이 및 미래 생활형 태양전지 개발이나 플라스틱의 특성(큰 열팽창과 낮은 내열성)으로 다양하게 사용되지 못했던 응용분야에 다각적으로 활용될 수 있을 전망이다.

지금까지 사용돼온 플라스틱 필름은 온도가 올라가면 열팽창이 점점 커져 기판 위에 디스플레이나 태양전지를 제작하기 어려웠다.

배 교수팀은 유리섬유직물과 굴절률이 똑같은 특수한 하이브리드소재 수지를 직접 제작해 이를 유리섬유직물에 함침시켜 투명한 플라스틱 필름 기판을 개발한 것으로, 유리섬유직물과 함침된 하이브리드재료의 굴절률이 정확히 일치하면 육안으로 전혀 차이를 느낄 수 없어 투명하게 되는 원리를 이용했다.


특히 LCD나 아몰레드(AMOLED)에 사용되는 휘어지는(flexible) 산화물 박막 트랜지스터(TFT)와 박막 태양전지를 직접 제작해 응용 가능성을 높였다.


배 교수는 "이번에 개발한 투명 유리섬유직물 강화 플라스틱 기판은 성능도 우수하지만 가격도 저렴하면서 손쉽게 제작할 수 있어, 유리 기판을 대체해 휘어지는 디스플레이나 태양전지의 상용화를 앞당길 수 있는 핵심기술"이라며 "앞으로 국내외 산업체, 연구소, 대학들과의 긴밀한 협력으로 다양한 소자들을 제작해 기술의 우수성을 검증 받고 활용성을 더욱 확대할 계획"이라고 밝혔다.


한편 배 교수팀이 주도한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터(ERC)의 지원을 받아 수행됐고, 연구결과는 재료분야 최고 권위의 학술지인 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)' 표지논문(10월25일)에 선정됐다.

<신아일보>

정미자기자