김태근 교수팀, 유리에 전류 흐르게 하는 기술 개발

디스플레이 광원에 쓰이면 효율 향상 기대

아주경제 이한선 기자 = 

김태근 교수

국내연구진이 유리 같은 부도체에 전류를 흐르게 하는 기술을 개발했다.
 
미래창조과학부는 김태근 고려대학교 전기전자공학부 교수가 주도하고 김희동 박사과정 연구원(제1저자) 등이 유리 같은 부도체에 전도성 채널을 만들어 전류를 흐르게 하는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.
 
가시광 영역부터 심자외선 영역까지 95% 이상의 투과도를 가지는 유리 같은 부도체에 효과적으로 전류를 주입하게 될 경우 다양한 디스플레이에 쓰이는 투명전극의 소재로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
 
이번 연구는 미래부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 등의 지원으로 수행돼 연구결과는 어드밴스드 펑셔널 머터리얼스지 11일 온라인판에 게재됐다.
 
유리 같은 물질은 가시광선뿐만 아니라 자외선에 대해서도 높은 투과특성을 보이지만 전류가 흐르지 않고 반도체 물질과 접촉 시 전류주입이 어려워 전극물질로 쓰이지 못했다.
 
연구팀은 전류가 흐르지 않는 유리(SiO2) 같은 산화물 내부에 전도성 채널을 만들어 전류가 통할 수 있도록 하는 투명전극 기술을 개발했다.
 
이번 연구는 양산기술 및 신뢰성 테스트 기간을 고려할 때 3~5년 후 실용화가 가능할 것으로 예상된다.
 
연구의 핵심은 유리 내부의 산소 또는 질소 결함을 제어해 전류가 흐를 수 있는 채널을 만든 데 있다.
 
전압차를 이용해 투명전극의 주성분인 유리산화물 내부 금속원소와 산소 또는 질소간의 결합이 끊어지면서 금속원소 주변으로 생겨나는 채널을 통해 전하가 이동할 수 있도록 했다.
 
유리 투명전극이 개발되면 가시광 발광다이오드(LED), 유기발광다이오드(OLED), 태양전지, LCD 패널 등 고체조명 및 디스플레이 분야에 폭넓게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
 
투명전극 소재로 쓰이던 기존 산화주석에 인듐을 첨가한 투명재료 ITO 전극보다 높은 투과도를 가지면서도 전도성이 낮아 유리 같은 물질도 투명전극 소재로 활용할 수 있게 될 전망이다.
 
개발된 유리 투명전극은 가시광 영역뿐만 아니라 자외선 영역에서도 95% 이상의 높은 투과특성을 보였다.
 
자외선 영역에서 투과도가 떨어지는 ITO 전극의 한계를 극복해 위폐감별, 살균, 수질정화 등에 쓰일 수 있는 자외선 LED 및 센서와 같은 자외선 영역의 신규시장 개척에도 기여할 것으로 기대된다.
 
김 교수는“유리의 주성분인 석영(SiO2)과 같이 매장량이 풍부하면서도 전기화학적으로 안정한 물질을 이용해 가시영역을 넘어 자외선 영역에서까지 활용할 수 있는 투명전극 기술을 개발했다”고 밝혔다.