휘어짐이 가능하고 전기 전도도와 빛의 투과 효율을 동시에 극대화한 차세대 투명 전극이 개발됐다. 교육과학기술부는 11일 김태근 고려대 김태근 교수팀과 미국 에너지부(DOE) 산하 에임즈 연구소 연구진이 공동 연구로 자유롭게 휘어지는 차세대 투명 전극을 개발했다고 밝혔다. 높은 광 투과도와 높은 전기 전도도가 요구되는 투명 전극은 최근 들어 LED를 비롯한 발광소자 및 태양전지, 터치스크린, 평면 디스플레이 등에 다양하게 쓰이는 핵심소재다. 공동 연구팀은 친환경 마이크로 트랜스퍼 몰딩을 이용한 폴리머에 매우 얇게 세워진 리본 형태의 금속 박막을 진공 증착하는 방식으로 투명 전극을 제작했다. 특히 투과율 84% @650nm, 전기 전도도 9.7Ω/sq를 확보해 전기 전도도와 빛의 투과율을 동시에 향상시켰다. 특히, 이번 연구를 통해 개발된 리본 형태의 금속(Au grid) 기반 투명 전극은 기존 인듐 주석 산화물(ITO)을 대체할 수 있는 물질이다. 인듐 주석 산화물의 단점인 잘 부서지는 성질을 극복했고 휘어짐이 가능한 곡면 전자기기에 사용할 수 있는 가능성을 보여 줬다. 투명 전극으로 사용하기 위해서는 높은 전기 전도도와 높은 광 투과율이 요구되는데 기존의 투명 전극으로 사용되는 박막 형태의 물질들은 두 가지 조건을 동시에 만족하기 어려웠다. 전기 전도도를 높이기 위해서 두꺼운 박막을 사용하면 빛의 투과율이 낮아지고, 반대로 빛의 투과율이 높은 물질은 전기 전도도가 떨어지는 문제가 있고 휘어지면 잘 부러지는 단점이 있었다. 연구팀이 개발한 투명 전극은 400nm(나노미터, 10억분의 1ｍ) 파장대역에서도 74% 이상의 투과율을 가져 조명시장뿐만 아니라 최근 주목받고 있는 위폐감지, 살균, 공기 및 수질정화용 자외선 LED 개발에도 활용될 것으로 기대된다. 또 세워진 금속 박막으로 된 투명 전극을 유리 기판과 같은 굴절률을 갖는 폴리머로 빈 공간을 채운 결과 빛의 투과율을 추가로 2% 정도 더 향상시킬 수 있음을 확인했다. 김태근 교수는"최근 가격이 상승한 인듐 주석 산화물(ITO)의 경우 현재 평면 TV나 LED, 태양전지 등에서 투명 전극으로 광범위하게 사용되고 있다"며 "이번에 개발한 투명 전극은 이를 대체할 수 있을 뿐 아니라 단점인 잘 부서지는 성질을 극복해 곡면 형태의 디스플레이나 곡면에 부착 가능한 태양전지에 사용 가능한 길을 열었다"고 말했다. 이번 연구결과는 재료과학기술 분야 권위 있는 학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈' 6월3일자에 게재됐다.