옷감을 직접 기판으로 사용, 고분자 태양전지로 구동 가능


KAIST는 전기및전자공학부 최경철 교수와 전남대학교 의류학과 조석호 교수 연구팀이 외부 전원이 필요없고 세탁이 가능한 디스플레이 모듈기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

이번 연구는 기존 플라스틱 기판 웨어러블 전자소자가 아닌 옷감을 직접 기판으로 사용하는 신개념 전자소자의 상용화를 앞당길 수 있고 자가발전 전자소자로 에너지를 절약할 수 있다는 점에서 의미가 크다.

연구팀에 따르면 기존 섬유형 웨어러블 디스플레이는 소자를 구동키 위해 별도의 외부 전원이 필요하고 내구성이 부족하다는 한계가 있다.

또 고분자 태양전지와 유기 발광 디스플레이 소자는 수분, 산소 등 외부 요인에 매우 취약해 소자를 보호키 위한 봉지막이 필요하지만 기존에 개발된 봉지막 기술은 습기가 많은 환경에서는 구동에 제약이 많다.

이에 따라 공동 연구팀은 외부 전원 없이도 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 고분자 태양전지(PSC)와 수 ㎽(밀리와트)로도 동작할 수 있는 유기발광다이오드(OLED)를 옷감 위에 직접 형성하고 그 위에 세탁이 가능한 봉지기술을 적용했다.

이를 통해 전기를 절약하면서도 습기에 강해 일상생활에서 입을 수 있는 디스플레이 모듈 기술을 개발했다.

연구팀은 “원자층 증착법(ALD)과 스핀코팅(spin coating)을 통해 세탁 후에도 특성 변화 없이 소자를 보호할 수 있는 봉지막 기술을 자가발전이 가능한 입는 디스플레이 모듈에 적용했다”며 “이 봉지막 기술을 통해 세탁 이후나 3㎜의 낮은 곡률반경에서도 웨어러블 전자소자들의 성능이 유지되는 것을 확인했다”고 설명했다.

연구팀은 일주일마다 세탁 및 기계적인 스트레스를 주입한 뒤 관찰한 결과, 30일 이후 PSC는 초기 대비 98%, OLED는 94%의 특성이 유지되는 것을 확인했다.

최경철 교수는 “일상생활에 입는 옷감을 기판으로 활용해 세탁이 가능하고 외부 전원 없이 고분자 태양전지로 디스플레이를 구동하는 전자소자 모듈을 구현한 것”이라며 “태양에너지를 이용해 자가구동 및 세탁이 가능하고 전기 충전이 필요 없는 진정한 의미의 입을 수 있는 디스플레이 기술 시대를 열었다”고 의미를 부여했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업과 교육부 BK21 지원사업으로 수행됐으며 연구 성과로 1 저자인 정은교 연구원은 BK21 우수인력으로 사회부총리 겸 교육부장관 표창을 받게 됐다.

【대전=뉴시스】