일요주간 - KAIST, 자가발전·세탁 가능한 입는 디스플레이 개발…전자소자 상용화 탄력

[일요주간 = 이효주 기자]외부 전원 없이도 자가발전 되고 세탁할 수 있는 디스플레이 모듈 기술이 개발됐다.

 
한국과학기술원(KAIST) 최경철 전기및전자공학부 교수와 조석호 전남대 의류학과 교수 연구팀은 21일 전원 없이 고분자 태양전지로 자가발전하고 세탁도 할 수 있는 디스플레이 모듈 기술을 개발했다고 밝혔다.
 
기존 섬유형 웨어러블 디스플레이 연구는 주로 디스플레이 소자 만들기에 초점을 맞췄다. 그러나 소자를 작동하기 위한 별도 외부 전원이 필요했고, 내구성도 부족해 웨어러블 디스플레이로 응용하기에는 한계가 있었다.
 

▲ 세탁 가능한 입는 디스플레이 모듈 모식도 및 구동 사진. (KAIST 제공)

또 고분자 태양전지와 유기 발광 디스플레이 소자는 수분과 산소 등 외부 요인에 매우 취약해 소자를 보호하기 위한 봉지막이 필요하다.
 
그러나 기존에 개발된 봉지막 기술은 상온에서 충분히 역할을 하지만 습기가 많은 환경에서는 그 특성을 잃게 된다. 이 때문에 비가 오는 날이나 세탁 후에도 동작할 수 있어야 하는 착용형 디스플레이에서는 사용이 제한됐다.
 
이런 문제를 해결하기 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 세탁할 수 있는 봉지기술을 적용했다.
 
KAIST는 “이를 통해 전기를 절약하면서도 실제 입을 수 있는 디스플레이 모듈 기술을 개발할 수 있었다”며 “연구팀은 원자층 증착법(ALD)과 스핀코팅(spin coating)을 통해 세탁 후에도 특성 변화 없이 소자를 보호할 수 있는 봉지막 기술을 디스플레이 모듈에 적용했다”고 설명했다.
 
연구팀은 일주일마다 디스플레이 모듈에 세탁과 기계적인 스트레스를 주입한 뒤 결과를 관찰한 결과 30일 이후 PSC는 초기보다 98%, OLED는 94%까지 원래 특성을 유지한 것을 확인했다.
 
KAIST 측은 “이번 연구는 기존 플라스틱 기판 웨어러블 전자소자가 아닌 옷감을 직접 기판으로 사용하는 전자소자의 상용화를 앞당길 수 있고 일상생활에서 입는 전자소자가 외부 전원 없이 자가 발전해 에너지를 절약할 수 있다는 점에서 의미가 있다”고 평가했다.
 
정은교 박사과정과 전용민 연구원이 주도한 이번 연구는 국제 학술지 ‘에너지&인바이런멘탈 사이언스(Energy and Environmental Science)’ 1월 18일 자 온라인판에 게재됐다. 특히 우수성을 인정받아 표지 논문으로 선정됐다.

 

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