전극 패턴 형성의 패러다임 전환, 저가 인쇄전자 기술의 혁신을 이룬 것으로 평가돼
[헤럴드경제=박세환 기자] 국내 연구진이 산화구리잉크를 상온 대기 상태에서 적은 광에너지로 소결(燒結ㆍ분체를 가열하였을 때, 분체 입자 간에 결합이 일어나 응고하는 현상)할 수 있는 획기적 기술을 개발했다. 이 기술을 활용하면 전극패턴의 전기전도도를 기존의 2배가량 향상시켜 산화구리잉크 광소결 원천기술 상용화를 앞당길 것으로 기대된다.
한양대 김학성 교수(기계공학부ㆍ사진)의 지도로 황현준 박사과정 연구원이 주도하고, 오경환 석사과정 연구원이 참여한 이번 연구는 한국연구재단 중점 연구소 사업 및 산업통상자원부 산업핵심기술개발사업인 ‘스마트 기기용 대기중 소결이 가능한 저가 나노잉크 개발’ 사업의 지원으로 수행됐고, 연구결과는 세계적 최저명 저널인 네이처(Nature) 자매지인 사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)지 25일자 온라인에 게재됐다.
그동안 인쇄전자 분야에서 고가의 은나노잉크를 대체하기 위해 저가의 구리나노입자를 이용한 전도성 구리 나노잉크 개발이 화두였다.
하지만, 구리 나노입자는 공기 중에서 쉽게 산화막을 형성해 전기가 통하지 않는다는 문제점을 안고 있었다. 또한 기존의 나노입자를 소결하기 위해 사용돼 왔던 고온의 열소결 방법은 산화막을 쉽게 형성하는 구리 나노입자에는 적절치 못한 것으로 알려져 왔다. 이런 고온공정은 플렉시블한 폴리머 기판 적용에 제한이 있을 뿐만 아니라 대량생산이 힘들다는 단점도 있었다.
김 교수팀은 ‘복합광원 기반의 광소결법을 이용한 구리 나노잉크 패턴의 건조 및 소결법’을 발표해 구리 나노잉크 광소결 기술에 대한 해결책을 제시했다.
김학성 교수는 “산화구리잉크 광소결 원천 기술들이 대한민국 연구자들에 의해 발견 및 개발됐다는 것은 큰 행운이며 자부심을 느끼고 있다”며 “하루빨리 관련 원천 기술이 상용화돼 인쇄전자 기술의 상용화로 이어졌으면 한다”고 밝혔다.
김 교수 연구실에서는 산화구리잉크 광소결 기술에 대한 다수의 소재 원천 특허, 공정 원천 특허 및 노하우를 보유하고 있으며 현재 국내 나노잉크 전문업체인 ㈜아모그린텍(대표이사 김병규), 광소결 장치 전문업체 ㈜쎄미시스코 (대표이사 이순종), 전자부품연구원 등과 함께 관련 기술을 연성회로기판(FPCB), 디지타이져 등에 적용 및 상용화하기 위한 산학연 협동 연구를 진행하고 있다.
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