재료연 이혜문 박사팀… 박막형 알루미늄 전극기술 첫 개발

벽지처럼 얇은 조명이나 TV, 휴대가 가능한 태양전지를 개발할 수 있는 핵심 전극기술이 개발됐다.

재료연구소 기능재료연구본부 이혜문 박사팀은 습식공정을 이용한 박막형 알루미늄 전극 제조기술을 세계에서 처음으로 개발하는데 성공했다고 26일 밝혔다.

이 기술은 90∼150℃의 온도에서 1분 이내에 높은 전기전도성을 가진 50∼100㎚ 두께의 알루미늄 전극을 제조할 수 있는 것으로, 유기 태양전지 및 OLED 등과 같은 박막형 에너지 소자의 핵심 전극을 저렴한 비용으로 손쉽게 제조하는데 활용할 수 있다.

알루미늄은 산화반응이 매우 격렬해 나노입자로 제조할 경우 대부분이 산화돼 전기가 통하지 않는 비전도성 물질로 변해 전극을 형성할 수 없다.

이 박사팀은 이를 위해 알루미늄 입자가 만들어지기 전 단계인 알루미늄 하이드라이드(AIH3)를 이용해 알루미늄 잉크를 제조해 이 잉크를 유리기판에 얇게 코팅하고 건조한 뒤 미리 가열해 둔 특정 기판 위에 도장을 찍듯이 접촉시키는 방법으로, 알루미늄 박막 필름을 만들어 냈다. ALH3가 보통의 기압에서 쉽게 알루미늄과 수소로 분해되는 특성을 이용한 것이다. 이러한 공정을 통해 공정비용과 원료소재 비용을 각각 50%, 70% 절감하는 효과를 거둘 수 있다고 이 박사팀은 설명했다.

아울러 보통 기압에서 원하는 위치에 선택적으로 넓은 면적의 전도성 알루미늄 박막을 손쉽게 형성할 수 있어 유리, 종이, 천 등과 같은 다양한 기판에 전기전도성이 뛰어난 전자회로를 구성할 수 있다. 특히 전기, 전자, 에너지, 통신소자의 전자회로 구성에 쓰이는 금, 은, 구리와 같은 값비싼 소재를 알루미늄 전극으로 대체할 수 있고, 입는 컴퓨터와 같은 유연성이 요구되는 전자회로 제작에도 활용, 첨단 IT산업의 기반기술이 될 것으로 기대된다.

이혜문 박사는 "이 기술이 상용화되면 유기태양전지 및 OLED 제조를 위한 모든 공정이 습식공정으로 이뤄져 50% 이상의 공정비용 절감효과를 가져올 것"이라며 "앞으로 전자소자 회로기판 및 RFID 태그 제조에도 적용하면 1조원 이상의 세계시장을 형성할 것으로 기대한다"고 말했다.

디지털타임즈

이준기 기자 bongchu@dt.co.kr