ETRI은 그래핀 물질으로 0.5초 만 에 색이 변하는 전기변색소자를 개발했다.

국내 연구진이 휘어지는 웨어러블 기기 제조의 최대 난제인 유연하면서 투명한 전극을 개발했다. 향후 각종 디스플레이 기기의 웨어러블화와 국방 디지털화 등에 사용될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 그래핀 물질을 네 개 층으로 쌓아 0.5초 만에 색이 변하는 전기변색소자를 개발했다고 지난 27일 밝혔다.

ETRI는 종이두께 보다 백만 배 얇은 두께의 그래핀을 한층 한층 쌓았다. 그래핀 한층이 올라간 열전사 필름을 160℃ 고온에서 라미네이팅 과정을 거쳐, 그래핀을 전사시켰다.

연구진은 전사 공정을 통해, 6층까지 적층하는데 성공했으며, 이후 폴리머계열의 전기 변색물질을 올려 샌드위치처럼 소자화 했다.

ETRI는 4개층의 그래핀 전극을 적용한 경우, 전기화학적 안정성이 가장 우수함을 밝혀냈고 90%이상의 높은 투과도가 유지되면서, 변색 속도도 10배나 빨랐다고 설명했다.

전기저항은 기존 ITO소재 대비 높은 100옴(Ω)수준이나 변색 속도가 기존대비 최대 10배나 빠른 0.5초 이하로 크게 개선되었다. 따라서 기존 전극을 대체가 가능함을 확인했다.

이로써 연구진은 두께 2mm, 2x3cm의 투명한 전기변색소자를 만드는 데 성공했다. 향후 연구진은 이를 크게 만드는 대면적화를 통해 웨어러블 기기에 적용 가능토록 만들 계획이다.

ETRI는 향후 본 소자가 스마트 창이나 자동차용 룸미러 등 에너지 절감소자, 주변 환경에 따라 색이 자동으로 빠르게 변할 수 있어 군인이나 탱크 등의 위장시 카멜레온처럼 활용될 수 있다고 설명했다. 또한 사이니지나 실외용 광고, 디스플레이에 적용되는 정보표시 소자에도 널리 활용될 수 있다고 밝혔다.

ETRI는 향후 완벽한 ‘휘는 디스플레이’기술 개발을 위해 추가연구를 할 계획이다. 기술이 개발되면 디스플레이가 활용되는 TV, PC, 스마트폰, 사이니지 등 각종 전자기기의 디자인에 큰 변화를 줄 수 있게 될 전망이다.

ETRI 김태엽 실감디스플레이연구그룹 프로젝트 리더는“그래핀을 활용 하여 색상 및 열 가변 소자를 개발, 개인전투체계에서 군화, 방탄모, 위장복을 플랫폼화해 적으로부터 아군을 보호하는 카멜레온 위장 기술로 확대할 계획이다”고 말했다.

연구진은 또한 본 기술의 실제 적용가능한 분야가 국방의 전력지원 체계가 효과적임을 감안, 국방부의 군수관리실 및 정보화기획실, 그리고 국방기술품질원과 전력지원 체계사업단 등과의 기술교류 협력을 기대하고 있다.

한편, 해당 연구는 지난 2일 사이언티픽 리포트 (Scientific Reports)에 게재됐다. 이번 논문의 제1저자는 ETRI 김주연 박사이며, ETRI 김태엽 박사와 황치선 그룹장, 조남성 그룹장 등이 함께 참여했다.