[한국에너지신문] 스티커처럼 붙였다 뗐다 할 수 있는 ‘스티커형 디스플레이용 전해질 소재 제조기술’이 재료연구소·인하대학교·포항공대 공동연구진에 의해 국내 최초로 개발됐다.
이 기술을 상용화하면 일회용·모바일·웨어러블용 디스플레이 및 표시장치 등 신규 시장도 창출할 수 있을 것으로 기대된다.
경남 창원 정부출연연구기관인 재료연구소(소장 김해두)는 다양한 전도성 기판에 탈·부착해 사용이 가능한 스티커형 디스플레이용 젤 전해질 소재 기술을 국내 최초로 개발했다고 21일 밝혔다. 이 기술을 개발한 팀은 재료연구소의 표면기술연구본부 홍기현 박사와 인하대학교 화학공학과 이근형 교수, 포항공대 신소재공학과 이종람 교수로 구성된 공동연구팀이다.
전해질은 배터리, 전기도금, 전자소자 및 디스플레이에 적용이 가능한 기능성 소재로 주로 극성 용매에 녹여 액체 상태로 사용된다.
하지만 액체 상태의 전해질은 이온 전도도가 우수하나 소자에 적용될 경우 누수 위험성이 있어 정밀한 패키징 공정이 필요하며 유연성을 기대하기가 어렵다.
공동연구팀은 기존 액체 전해질 소재의 이러한 한계 물성을 극복하기 위해 이온성 액체, 고분자 지지체, 발광염료를 혼합해 우수한 기계적 강도와 높은 이온 전도도가 확보된 젤 전해질 소재를 합성했다.
제작된 젤 전해질 소재는 액체 상태가 아닌 젤 타입의 고체 전해질 형태이다. 기계적 강도가 우수하며 표면에 점성을 가지고 있어 다양한 기판에 탈·부착이 가능하다.
이 소재를 전도성 기판에 부착해 교류전압을 인가할 경우 젤 전해질에 도핑된 발광염료의 산화·환원 반응으로 인해 제곱미터 당 최대 100칸델라(cd/㎡) 수준의 빛이 방출된다.
직류전압을 인가할 경우 전해질과 전극 간의 전기화학 반응으로 에너지 충전 및 방전을 할 수 있는 축전기인 슈퍼 커패시터(super capacitor)의 특성을 나타내는 것으로 확인됐다.
연구책임자인 홍기현 재료연구소 박사는 "이번에 공동 개발한 기술이 상용화되면 기존의 디스플레이 기술로 구현이 어려웠던 신개념의 스티커형 디스플레이 제작이 가능하고, 전해질의 이온 전도 특성을 이용한 에너지 소자로의 응용이 가능하다"면서 "이를 바탕으로 다양한 플렉서블 및 웨어러블, 모바일 헬스케어 기기에 적용이 기대된다"고 말했다.
이번 공동연구팀의 젤 전해질 제조 기술, 스티커형 디스플레이 소자 기술, 에너지 저장소자 응용기술 관련 연구결과들은 소재·과학 분야 국제저널인 어드밴스트 에너지 머테리얼스지(Advanced Energy Materials)와 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 온라인판에 게재됐다.
