보도자료

"1% 가능에 도전할 때 100%를 얻는다"

[2014 02월] 이종람 교수팀

관리자 | 2014.02.06 10:13 | 조회 3082



“1% 가능에 도전할 때 100%를 얻는다”


일반적으로 기판은 전자기기용 기판을 의미한다. 즉 배선(配線)을 변경할 수 있는 전기 회로가 편성되어 있는 판이다. 전기를 흐르게 하는 회로나 빛을 방출하는 재료는 매우 얇다. 따라서 기판 위에 진공증착법이나 롤 투 롤(Roll-to-Roll) 방식으로 코팅하는 방법을 사용한다.

금속을 자유자재로 휘게 만들어

지 금은 기판재료로 대부분 유리를 사용한다. 그러나 유리는 휠 수 없다는 단점을 가지고 있다. 그러나 만약 기판이 휘어질 수 있다면 활용범위는 매우 클 것이다. 바로 포항공대 이종람 연구팀이 모든 휘어질 수 있는 전자기기에 사용이 가능한 획기적인 기판개발에 성공했다.


“우 리 연구팀이 개발한 극평탄 금속기판은 특히 평판 디스플레이나, 두루마리형 태양전지, 조명용 기판재료로 활용이 가능합니다. 현재 나오는 태블릿 PC, 즉 아이패드가 휘어지는 것을 상상해 보시면 어떨까요? 호주머니에 접어서 넣었다가 펼치면 컴퓨터가 되는 상상을 말입니다”

이 교수에 따르면 개인정보(사진, 통장잔액, 고유번호)가 표시되는 신용카드, 손목에 감고 다니다가 전화할 때는 펴서 통화하는 플렉서블 핸드폰, 연필 크기로 둘둘 말아 다니다가 펼쳐서 보는 전자 신문, 모니터가 얇은 필름으로 되어 있어 크기와 무게가 절반으로 줄어 든 노트북 등을 만들 수 있다.

무게는 절반 이하, 부피는 10분의 1로 줄여

그 야말로 꿈의 소재가 아닐 수 없다. 이 교수 연구팀이 개발한 플렉서블 전자소자는 기존의 소자에 비해 떨어뜨려도 깨지지 않고, 무게를 절반 이하, 부피는 10분의 1로 줄여 새로운 모바일 전자기기의 혁명을 일으킬 것이라는 것이 이 교수의 주장이다.

그러면 명확히 기존의 기술과는 어떻게 다를까? 그리고 플라스틱이 아닌데도 금속도 그만큼 유연할 수 있는 것일까? 그리고 그 비결은 무엇일까? 

“종 래의 플렉서블 기판으로는 플라스틱, 얇은 유리, 금속 기판이 있으나 플라스틱 기판은 수분에 취약하며 온도가 (섭씨) 200도 정도로 높으면 휘어지거나 재료의 물성이 변화하는 문제점이 있습니다. 금속 기판을 얇게 만들면 플렉서블 특성을 가질 수 있는데, 이 경우 금속판을 압연해서 만들 수 있습니다.

그러나 압연공정으로 금속 기판은 얇게 만들면 만들수록 제조공정 비용이 증가하게 되며, 압연시 필수적으로 발생하는 표면 거칠기가 존재하게 됩니다. 표면거칠기가 큰 기판위에 전자소자를 만들게 되면 비정상 신호인 누설전류가 증가하면 문제점이 발생하게 됩니다.”

표면거칠기 1nm로 줄이는 데 성공

따라서 플렉서블 기판으로 사용되기 위해서는 표면거칠기가 10나노미터(nm) 이하가 되어야 한다. 때문에 기존 금속기판의 경우 표면거칠기를 낮추기 위해 폴리싱(polishing) 방법을 사용하였다.

그러나 비용이 많이 들고, 추가 공정시간이 많이 소요되는 등 경제성이 없어 플렉서블 전자소자의 상용화에 큰 걸림돌이 되어 왔다는 것이 이 교수의 설명이다. 그런데 이 교수 연구팀은 표면거칠기를 1nm까지 줄이는 데 성공했다. 

모 기판의 표면거칠기를 금속기판에 그대로 전사하여 모 기판과 동일한 표면 거칠기를 갖는 극평탄 플렉서블 금속 기판, 그리고 그 위에 플렉서블 전자소자를 제조할 수 있었다.

“우 리 연구팀은 별도의 평탄화 공정 없이 전자소자용 금속기판을 롤투롤 (Roll-to-Roll) 공정으로 만들 수 있는 ‘플렉서블 금속기판 제조 기술’을 개발하여 극히 평탄한 표면 거칠기, 열적 안정성을 가진 금속기판의 대량 생산 기술을 확보하였습니다.”

일본, 미국 등 선진국 따라잡을 기회

이정도 기술이라면 경제적 파급효과도 대단할 것으로 보인다. 그러면 어떤 효과를 기대할 수 있으며 실용화 단계는 언제쯤일까?

이 교수는 “디스플레이나 반도체 등의 제품 양산에서는 우리나라가 높은 경쟁력을 갖고 있지만, 미래 기술인 플렉서블 디스플레이의 핵심 원천 기술은 일본이나 미국 등 선진국만이 보유하고 있었다”고 설명하면서 “이번 기술로 인해 선진국에 뒤쳐진 격차를 따라잡을 수 있는 기회가 될 것”이라고 말했다. 

“이번 특허를 통해 플렉서블 전자소자 제조의 핵심 원천 기술을 확보하여 대외 기술에 대해 높은 기술 진입 장벽을 형성하였으며, 기술이전 및 산학협력을 통해 국내 전자 산업의 경쟁력 강화에 커다란 기여를 할 것”이라고 이 교수는 강조했다.

이 교수는 “앞으로 전자기기는 휴대성을 높이기 위해서 점점 더 경박단소화되어 가기 때문에 플렉서블 전자소자가 차세대 전자소자 시장의 중심으로 성장할 것”이라며 “플렉서블 전자소자 시장을 확보하게 되면 막대한 국익 창출 할 수 있을 것으로 예상된다”고 덧붙였다.

자원이 부족한 우리나라에서 과학연구는 필수”

이 러한 기술에 매달리게 된 동기는 무엇일까? “평소 자원이 부족한 우리나라에서는 과학기술 발전이 매우 중요하고 생각해 왔다”며 “저에게 주어진 일은 새로운 기술을 개발하여 우리나라가 선진국으로 발 돋음 하는 데 기여하는 것이라 생각한다”고 말했다.

이 교수는 또한 “우수한 연구결과를 만들기 위해서는 교육이 선행되어야 한다. 대학에 들어온 학생들에게 과학기술의 기초교육을 잘 시키고, 이들에게 과학기술자로서의 사명감과 의욕을 심어 주기 위해 연구와 교육을 병행하는 일이 필요하다”고 강조했다.

미 래계획은 여전히 최고품질의 금속기판을 개발하는 데 있다. “국내 대기업에 기술이전을 하고, 공동 연구를 진행하여 본 기술이 적용된 세계 최고 수준의 극평탄화 플렉서블 금속 기판을 제품화하여 국익 창출은 물론 산학협력의 좋은 롤 모델이 되게 하겠다”는 것.

이 교수가 항상 평탄한 길을 걸어온 것만은 아니다. 수 년 전 OLED 소자시제품을 만들 당시 시연을 하고 평가를 받으면서 어려움에 직면했다. 심사결과가 좋지 않아 탈락위기에 처한 경우도 있었다. 

가로 세로 5mm 되는 OLED 소자를 플렉서블 기판에 만들어, 연구기간 중간에 받는 연구과제 평가회에서 시연을 했는데, 심사위원들은 그렇게 작은 것을 가지고 어떻게 디스플레이에 적용할 수 있겠느냐며 회의감을 나타냈다. 
 
“저 는 오기가 나서 ‘그래 한 번 끝까지 해 보자’라는 마음을 먹었습니다. 저는 저와 함께 연구하는 학생에게 ‘우리 3.5인치 패널을 만들자’고 제안했고, 우리는 결국 그 일에 착수를 했지요. 우여곡절 끝에 시제품을 성공적으로 만들어 그 해 평가회에서 최우수 평가결과를 받았습니다."  이번에 개발한 기술도 그때 그 과정 중에 우연한 발견을 통해 얻게 된 것이다.

“1%의 가능에 도전할 때 100%를 얻을 수 있어”

그 당시 이 교수는 이런 교훈을 얻었다. “안 된다고 생각하면 그 일은 절대로 이루어지지 않지만, 된다 라고 생각하면 그 일은 이루어 질 수도 있다. 1%의 가능성이 있을 때, 우리는 도전을 두려워할 필요가 없다"는 것이다.

“많 은 사람들은 실패에 대한 두려움 때문에 도전을 꺼립니다. 그러나 그 1% 가능성에 도전할 때, 그 가능성은 100%로 바뀔 수도 있습니다. 이루고 이루지 못하는 것은 단지 관점의 차이라고 생각합니다. 패배감으로 가득 찬 사람에게 99%의 가능성을 제시한다 하여도 그 1% 때문에 실패를 하게 됩니다. 자주 학생들에게 하는 이야기입니다.”

 

 

<관련 기사> 사이언스타임즈 14-02-13



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