국내 연구진이 휘어지는 모니터나 접히는 휴대폰에 사용되는 유기전자소자를 '펜'으로 그림을 그리듯이 간단하게 만들어낼 수 있는 새로운 프린팅 기술을 개발했다.

이 기술은 복잡한 장비와 공정을 간소화하고 비용을 크게 낮췄을 뿐만 아니라 금속, 플라스틱, 섬유 등 다양한 재료 표면에 적용이 가능하다.

특히 유연디스플레이, 입는 컴퓨터, 바이오 및 환경 센서 등에 활용될 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

이번 연구는 글로벌프론티어사업 소프트일렉트로닉스연구단 조길원 단장(포스텍 화학공학과)과 한밭대학교 화학생명공학과 이화성 교수팀이 공동으로 진행했다.

연구결과는 재료과학분야의 세계적 학술지인 Adavanced Materials 최신호(8월 21일자) 표지논문으로 게재됐다.

유기전자소자는 높은 유연성을 갖고 있어 세계시장규모가 2015년 11억 달러에서 2020년에는 420억 달러로 빠르게 성장하는 차세대 플렉서블 디스플레이(Flexible Display) 시장에서 중요한 위치를 차지할 것으로 예상된다.

유연전자소자의 상용화를 위해서는 단순한 공정으로 넓은 면적에서 빠르고 균일하게 전자소자를 프린팅하는 원천기술 확보가 중요하다.

그러나 기존 인쇄유기전자소자 공정기술 연구에서는 이에 한계가 있었고 주로 실험실 단위의 작은 전자소자 제작에 머물러 있었다.

또한 현재까지 개발된 잉크젯 프린팅 기술은 공정이 복잡하고 속도가 느리며, 유지 및 보수 비용이 높아 상용화의 걸림돌로 지적되고 있다.

이에 따라 연구팀은 모세관 펜 프린팅(Capillary Pen Printing) 인쇄 장치를 개발하고, 플라스틱 기판 위에 투명하고 유연한 유기박막 트랜지스터를 인쇄하는데 성공했다.

개발된 기술은 식물 뿌리로 흡수된 물이 줄기를 거쳐 잎맥까지 이동하는 모세관 현상에 착안하여 용액공정용 패터닝 노즐에서 인쇄용 전자잉크가 나오도록 고안됐다.

펜 형태의 인쇄 장치는 마치 그림을 그리듯이 지그재그, 나선, 점 등 다양한 모양의 패턴을 정확하고 빠르게 그려낼 수 있다.

잉크젯 프린팅 기술과 비교해 간편한 공정으로 비용을 크게 절감할 수 있다.

또한 이기술은 다양한 기판 재료에 적용이 가능해 접고 펴는 휴대폰, 종이처럼 말아서 가지고 다니는 태블릿 PC와 같은 전자소자분야에 도입 될 것으로 예상된다.

뿐만 아니라 몸에 부착해 생체신호를 측정하는 의료용 센서, 통신 및 다양한 계측기능이 포함된 유연전자소자등 새로운 시장창출에 기여할 것으로 기대된다.

연구팀은 "금속, 유리, 유연 고분자 기판 등 다양한 소재에 펜으로 그리는 간단하고 빠른 접촉식 인쇄기술을 개발함으로써 차세대 소프트 전자소자의 대량생산에 새로운 가능성을 연 것"이라고 연구의의를 밝혔다.