이근형 교수는 홍기현 박사(재료연구소), 이종람 교수 연구팀(포항공과대)과 공동연구를 통해 다양한 전도성 기판에 적용가능한 ‘스티커형 전기화학 발광소자 및 에너지 저장소자용 젤 전해질 소재 기술’을 개발했다.
전해질은 물 등의 용매에 녹아 전류를 흐르게 하는 물질로 배터리, 전기도금, 전자소자 및 디스플레이에 적용이 가능한 기능성 소재이다. 일반적으로 액체 상태로 사용된다. 액체전해질은 전기는 잘 통하지만 소자에 적용 시 누수 위험이 있어 정밀한 패키징 공정이 요구된다.
이근형 교수팀은 액체 전해질의 한계를 극복하기 위해 이온성 액체, 고분자 지지체, 유기발광체 기반의 탈 부착이 가능한 다기능 고분자 젤 전해질 소재를 제조했다.
개발된 고분자 젤 전해질 소재는 우수한 기계적 강도와 높은 이온 전도도가 확보된다. 이 기술을 전기화학 디스플레이 소자에 활용하면 기존 소자에 비해 공정이 단순하고 제조비용이 낮아 높은 경제적 가치를 기대할 수 있다.
특히 기계적 강도가 우수하고 표면에 점성을 가지고 있어 다양한 기판에 탈부착이 가능해 ‘붙이고 뗄 수 있는 디스플레이’ 제작 등에도 이용이 가능하다.
또한 전해질의 충전 및 방전 특성을 이용하면 에너지 소자로도 응용 가능해 향후 웨어러블 및 휴대용 기기와 접목시 신규 시장을 창출해 낼 수 있을 것으로 예상된다.
이근형 교수는 “젤 전해질을 이용해 발광소자를 비롯한 전자소자를 개발하는 연구는 아직 초기 단계에 있으나 기존 소자 시스템의 문제들을 해결할 수 있다”며 “소재의 우수한 공정특성을 활용해 생산성을 극대화 할 수 있어 다양한 분야에 응용가능성이 매우 높은 것으로 전망된다”고 말했다.
이 연구결과는 우수성을 인정받아 에너지분야 국제학술지인 어드밴스드 에너지 머터리얼스(Advanced Energy Materialsㆍ사진) Inside Front Cover로 선정됐으며, 네이처의 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 지 온라인 판에도 연이어 게재됐다.
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