울산과학기술원 화학과 김봉수(왼쪽) 교수가 실험과정을 지켜보고 있다.[UNIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 대형 TV를 만드는 대면적 OLED 같은 전자소자의 제작비를 낮출 수 있는 원천기술이 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 김봉수 교수팀은 연세대 조정호 교수팀, 서강대 강문성 교수팀과 공동으로 용액공정만 이용하는 ‘전용액공정’ 방식을 통해 트랜지스터와 논리회로를 제작하는 데 성공했다고 24일 밝혔다. 기존 용액공정에서 발생하던 재료 손상을 새로운 ‘가교제’ 개발로 막은 게 핵심이다.

용액공정은 전자소자를 구성하는 재료를 용매에 분산한 뒤, 잉크젯 프린터로 찍어 내듯 전자소자를 만드는 방식이다. 값비싼 진공 장비를 사용하는 것보다 저렴하지만, 용액공정 중에 소자를 만드는 재료가 손상될 가능성이 있다는 게 단점이다. 보통 전자소자는 서로 다른 재료를 층층이 쌓아 제작하는데, 용액공정을 이용하면 적층과정에서 재료가 서로 손상될 수 있고 용매를 제거하기 위한 고열 때문에 재료가 변성될 수도 있다. 따라서 용액공정만 사용해 완전한 소자를 제작하기는 어려웠다.

연구팀은 용액공정을 사용하면서도 소자를 이루는 다양한 재료를 보호할 수 있는 가교제를 개발해 기존 문제점을 해결했다. 가교제는 마치 다리처럼 전자소자의 재료를 이으면서 단단히 잡아 준다. 그 덕분에 소자 재료들은 똘똘 뭉쳐 적층 공정에서 발생하는 열이나 기계적 손상에도 버티게 된다.

연구팀은 개발된 가교제를 이용해 전용액공정으로 트랜지스터를 만들고, 논리회로로도 제작해 성능을 측정했다. 실험 결과, 전자재료의 고유한 전기적 특성이 잘 유지됐고 논리회로도 정상적으로 작동했다.

김봉수 교수는 “새로 개발한 가교제가 전자재료의 특성은 유지하면서 전용액공정을 가능케 했다”며 “무엇보다 전용액공정으로 전자소자를 제작할 돌파구를 열었다는 점이 주목할 만하다”고 강조했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 3월 23일자 온라인판에 발표됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com

새로 개발된 광가교제의 역할.[UNIST 제공]