Update2024.05.06 (월)
국내 연구진이 투명하며 신축성이 좋은 이온기반 터치패널 개발에 성공했다. 면적이 10배 이상 변형되어도 터치패널 작동이 가능해 물체 표면에 변화가 잦은 제품에서 다양하게 활용이 가능할 것으로 보인다.
서울대 공대(학장 이건우)는 지난 16일 선정윤 재료공학부 교수 연구팀이 이온을 포함한 하이드로젤을 이용해 매우 투명하면서도 신축성이 좋은 이온 기반 터치패널의 제작 기술을 확보하였다고 밝혔다.
최근 기존의 딱딱하고 잘 깨지는 물질로 만들진 터치패널에서 웨어러블, 플렉시블 기기를 위한 카본나노튜브와 은나노와이어를 이용한 플렉시블 투명 전극들이 연구되고 있지만 여전히 신축성과 투과도, 전도도에서 물성의 한계를 지니고 있었다.
이에 선 교수 연구팀은 이온을 포함한 하이드로젤을 이용해 투명하면서도 높은 신축성을 가지는 이오닉 전도체를 만들어 높은 신축성을 가지는 터치패널을 구현했다.
고체처럼 형체를 유지할수 있고 용매가 물인 하이드로젤은 자체적으로 전도성을 띄지 않지만 첨가된 이온이 하이드로젤 내에서 전하의 흐름을 만들어주는 역할을 하여 전도체로 사용될 수 있다.
연구진은 1차원의 띠 형태의 하이드로젤 터치패널을 만들고 그 작동 원리를 규명했다. 띠 형태의 하이드로젤 터치패널에서 터치 포인트의 위치를 확인 할 수 있었으며 늘어난 상태에서도 동일하게 터치 포인트의 위치를 감지 할 수 있었다.
그 후에 2차원 평면 형태의 터치패널을 만들어 동작했다. 2차원 하이드로젤 터치패널에서도 동일한 원리를 이용해 터치된 위치를 감지 할 수 있었다. 특히 면적을 10배이상 늘린 상태에서도 터치패널로서 동작하는 것을 확인했다.
이와 같이 잘 늘어나면서도 투명한 하이드로젤 터치패널은 설치된 표면의 형상이 바뀌더라도 그에 맞춰 변형될 수 있어 사람의 피부와 같이 다이나믹하게 변화하는 표면에 쉽게 부착될 수 있다.
본 연구에서는 하이드로젤 터치패널을 사람의 팔에 부착하였고 이를 이용하여 글씨를 쓰고 음악을 연주하고 게임을 하는 등의 여러 동작이 가능함을 확인하였다.
선정윤 교수는 “기존의 일렉트로닉 기반의 소재들이 해결하지 못하였던 문제에 이번 연구에서와 같이 이오닉 소재를 적용한다면 그 한계의 해결이 가능할 것으로 기대한다.”라고 본 연구의 중요성과 의의를 밝혔다.
한편, 연구 결과는 세계적인 학술지인 ‘사이언스(Science)’ 8월 12일자 온라인에 게재되었다. 또한 연구는 서울대 선정윤 교수, 오규환 교수, 김총찬 연구원, 이현희 연구원이 공동으로 참여해 수행됐으며 미래창조과학부의 신진연구자 지원사업, 선도연구센터사업, 산업자원통상부의 핵심소재원천의 지원을 받았다.
