전기장 이용한 초고속 나노선 프린팅 기술 개발

아주경제 이한선 기자= 국내 연구진이 저비용으로 유연전자 소자 제작을 위한 나노선 성형, 정렬, 패터닝까지 동시에 할 수 있는 초고속 나노선 프린팅 기술을 개발했다.

미래창조과학부는 이태우 포항공과대학교 신소재공학부 교수팀이 이같은 기술을 개발하고 연구내용을 재료과학분야의 세계적 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈 지난달 30일자에 게재했다고 7일 밝혔다.

이번 연구는 미래부가 추진하는 글로벌프론티어 사업 나노기반 소프트일렉트로닉스연구단 지원으로 수행했다.

기술은 간결한 공법으로 시간과 비용을 절감해 입는 컴퓨터, 섬유 전자소자, 접히는 디스플레이 등의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.

나노선 제조기술은 세계를 변화시킬 10대 신기술의 하나로 평가되는 분야이나 트랜지스터나 메모리와 같은 전자소자로 만들기 위해 넓은 면적에서 나노선의 개별적인 제어가 난제였다.

기존의 소자제작 방법은 나노 소재가 가지고 있는 우수한 특성을 잃거나 비용과 시간이 많이 소요돼 상용화에 한계가 있었다.

연구팀은 나노선을 인쇄해 제작하면서 정렬과 패터닝까지 가능한 원스탑 공정을 고안했다.

전기장을 이용하면 고분자 용액이 고무줄이 늘어나듯 가늘고 길게 떨어지면서 순간적으로 용매가 증발하며 기판 위에 나노선이 형성된다는 사실에 착안한 것이다.

이번 기술은 잉크젯 프린팅 등 기존의 방법과는 크게 차별되는 것으로 트랜지스터, 전자 회로, 메모리나 화학감지용 센서 등에 활용되는 나노선을 전기장과 로봇공정을 이용해 1m/s의 빠른 속도로 인쇄할 수 있다.

나노선을 이용하면 수십에서 수백나노미터 크기의 대면적 패터닝에 성공해 반도체 직접회로 패턴 묘사기술에 사용되던 고가의 전자빔 리소그래피 공정을 저비용의 유기 나노 리소그래피 공정으로 대체 가능하다.

연구팀은 이 기술을 이용해 유기 반도체 나노선 트랜지스터 및 인버터 전자회로를 구현해 향후 전자소자에 활용할 수 있는 가능성도 제시했다.

이태우 교수는 “초고속 나노선 프린팅 원천기술을 확보함으로써 인쇄 전자소자 뿐만 아니라 2020년 50조원 규모로 성장할 것으로 예측되는 입는 컴퓨터, 섬유 전자소자, 플렉시블 디스플레이 등 유연 전자소자 시장에서 우리나라가 선도적 지위를 확보할 수 있을 것”이라고 밝혔다.