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KAIST, 스스로 발전하고 세탁 가능 입는 디스플레이 개발

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뉴스1

세탁 가능한 입는 디스플레이 모듈 모식도 및 구동 사진(KAIST 제공)© 뉴스1


(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 외부 전원 없이 스스로 발전하고 세탁 가능한 디스플레이를 개발했다.

KAIST(총장 신성철)는 전기및전자공학부 최경철 교수와 전남대학교 의류학과 조석호 교수 연구팀이 외부 전원 없이 자가발전하고 세탁이 가능한 디스플레이 모듈 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

이번 연구는 기존 플라스틱 기판 웨어러블 전자소자가 아닌 옷감을 직접 기판으로 사용하는 전자소자의 상용화를 앞당길 수 있다는 점과 일상생활에 입는 전자소자가 외부 전원 없이 자가 발전해 에너지를 절약할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다.

기존의 섬유형 웨어러블 디스플레이는 주로 디스플레이의 소자 구현에 초점을 맞춰 연구가 이뤄졌다.

때문에 소자를 구동하기 위해 별도의 외부 전원이 필요할 뿐 아니라 내구성이 부족한 특성을 가져 웨어러블 디스플레이로 응용하기에는 한계가 있었다.

고분자 태양전지와 유기 발광 디스플레이 소자는 수분, 산소 등 외부 요인에 매우 취약해 소자를 보호하기 위한 봉지막이 필요하다.

그러나 기존에 개발된 봉지막 기술은 상온에서는 역할을 충분히 수행하지만, 습기가 많은 환경에서는 그 특성을 잃게 된다.

때문에 비 오는 날이나 세탁 이후에도 동작할 수 있어야 하는 착용형 디스플레이에서는 사용이 제한된다.

연구팀은 이러한 문제해결을 위해 외부 전원 없이도 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 고분자 태양전지(PSC)와 수 밀리와트(milliwatt)로도 동작할 수 있는 유기발광다이오드(OLED)를 옷감 위에 직접 형성하고, 그 위에 세탁이 가능한 봉지기술을 적용했다.

이를 통해 전기를 절약하면서도 실제 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.

이 봉지막 기술을 통해 세탁 이후나 3mm의 낮은 곡률반경에서도 웨어러블 전자소자들의 성능이 유지되는 것을 증명했다.

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

최경철 교수는 “옷감을 기판으로 활용해 세탁이 가능하고 외부 전원 없이 고분자 태양전지로 디스플레이를 구동하는 전자소자 모듈을 구현했다”며 “태양에너지를 이용해 자가 구동 및 세탁이 가능하고, 전기 충전이 필요 없는 진정한 의미의 입을 수 있는 디스플레이 기술 시대를 열었다”라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업과 교육부 BK21 지원사업으로 수행됐다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘에너지&인바이런멘탈 사이언스(Energy and Environmental Science)’ 온라인 판에 지난 1월 18일 실렸고, 우수성을 인정받아 뒤표지 논문으로 선정됐다.
memory444444@news1.kr

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