▲ 은 파이버 제작공정. 은을 유연 기판위에 증착하고 그 위에 고분자 파이버를 형성하여 식각 마스크로 사용한다. 용액 식각 공정 후 고분자 파이버를 제거하면 길고 표면 거칠기가 조절된 은 파이버가 제작된다..

국내 연구진이 은 나노와이어의 한계를 뛰어넘은 은 파이버를 제작해 유연 OLED에 도입하는데 성공했다.

한국연구재단(이사장 조무제)은 주병권 고려대학교 교수와 박영욱 선문대학교 교수 연구팀이 은 나노와이어보다 100배 이상 긴 은 파이버를 제작해 발광효율이 획기적으로 향상된 디스플레이용 유연투명전극을 개발하였다고 지난 8일 밝혔다.

은 나노와이어는 단면의 지름이 나노미터 단위인 작은 선 형태의 은이 네트워크 구조를 이루고 있다. 기존 투명전극(ITO)은 유연하지 못한 반면, 은 나노와이어는 유연하면서도 ITO전극만큼 전도도와 투명도가 우수해 차세대 휘어지는 디스플레이 및 조명기기를 구현할 유연투명전극 소재로 각광받고 있다.

하지만 은 나노와이어를 OLED(유기발광다이오드) 디스플레이에 활용하기에는 나노선의 길이가 수십 마이크로미터(㎛)로 제한되어 전도도와 투명도 향상에 제약이 있고, 나노선들의 접합으로 인해 표면거칠기가 증가해 전기적으로 불안정한 한계가 있다.

이에 연구팀은 전기방사공정을 이용해 길이가 수 센티미터(㎝)에 달하고 접합이 없는 은 파이버 전극을 개발해 전도도와 투명도, 전기적인 안정성을 확보해냈다.

전기방사공정은 전기장으로 고분자 용액을 분사해 파이버 형태로 제조하는 방식이다. 공정이 간편하고 넓은 면적으로 제작이 가능하여 디스플레이 및 조명용 대형 OLED에도 적용될 수 있다.

연구팀은 은 파이버의 두께와 밀도 조절을 통해 전도도와 투명도를 극대화하였고, 그 결과 ITO를 이용한 OLED보다 19% 더 높은 에너지 변환 효율을 확인했다.

주병권 교수는 “이 연구는 은 나노와이어의 한계를 극복한 은 파이버 전극을 개발하여 OLED에 도입한 최초의 사례”라며, “웨어러블 디스플레이 및 조명 시장에 핵심 기술 확보에 기여할 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다.

한편, 이번 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구지원사업(개인연구) 등의 지원으로 수행됐다. 나노소재 분야 국제학술지 스몰(Small) 12월28일자 논문으로 게재되었다.