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| | ▲ (좌측하단부터 반시계방향) UNIST 에너지화학공학과 이동욱 교수, 이주학 연구원(제1저자), 박진태 연구원, 백명진 박사. (UNIST 제공) | |
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| | ▲ UNIST 전기전자공학과 김학선 교수. (UNIST 제공) | |
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| | ▲ 감압성 점착제(PSA)를 사용해 제조된 디스플레이 도식. (UNIST 제공) | |
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접착력과 신축성을 모두 갖춘 점착제가 개발됐다. 투명한데다 금속을 부식시키지도 않아서 TV나 휴대폰과 같은 디스플레이어 소자에서 각 부품을 고정할 수 있는데, 돌돌 말아서 휴대하고 이를 펼쳐보는 TV 개발도 머지않았다.
울산과학기술원(UNIST)는 에너지화학공학과 이동욱 교수팀과 전기전자공학과 김학선 교수 연구팀이 ‘고무줄’처럼 즉각 형태를 회복할 수 있는 아크릴계 감압성(Pressure Sensitive) 점착제를 개발했다고 15일 밝혔다.
감압성 점착제는 ‘포스트잇’이나 ‘스카치테이프’와 같이 살짝 눌러주는 힘만으로도 접착력을 갖는 물질이다.
연구팀은 이 소재의 우수한 접착력을 유지하면서도 즉각 형태를 회복하는 능력, 다시 말해 ‘신축성’도 강화했다.
점착제는 양면테이프처럼 소자내부 구성품을 연결한다. 휴대폰이나 TV 등 디스플레이 소자는 유리창, 금속전극, 발광물질 등이 차곡차곡 쌓여있는 샌드위치 구조인데, 점착제를 이용해 이 구성품 사이를 고정한다. 최근 웨어러블 기기나 휴대가 편리한 대형 화면에 대한 관심이 높아지면서 움직임이나 변형에 강한 점착제 요구가 높아지고 있는데, 연구팀이 개발한 점착제가 이 수요에 부합하는 것이다.
김학선 교수는 “화면을 크게 보면서도 갖고 다닐 때는 작게 만들고 싶은 것이 소비자들의 욕구”라며 “결국 화면을 접거나 말거나 구기는 수밖에 없기 때문에 외부변형을 견딜 수 있는 점착제 개발이 필수”라고 말했다.
연구팀이 개발한 점착제는 표면에서 잘 벗겨지지 않으면서(박리강도)도 우수한 신축성을 갖는다. 일반적으로 이 두가지 성질은 반비례하지만, 연구팀은 ‘사전변형’ 기법으로 문제를 해결했다. 사전변형이란 점착제에 미리 변형을 가하는 방법이다. 실험 결과 스카치테이프보다 65% 높은 박리강도를 보였고, 원래 길이의 25%를 늘렸을 때 즉각 변형이 회복되는 신축성도 확인됐다.
디스플레이 소자 호환성도 긍정적이다. 소자 내부에는 금속 전극이 들어가기 때문에 점착제가 금속을 부식시키면 안된다. 전극 소재인 ITO에 개발한 점착제를 부착해 4주간 고온 다습한 환경에 노출시켰을 때 기판이 부식되는 현상은 발생하지 않았다고 연구팀은 밝혔다. 투명성도 갖춰 발광물질에서 나오는 빛을 그대로 전달할 수 있다.
이동욱 교수는 “사전변형 전략을 손쉽게 적용할 수 있는 공정을 개발하고 접착력을 추가로 보완하면 디스플레이 소자에 사용할 수 있는 점착제를 대량 생산할 수 있을 것”이라고 기대했다.
산업통상자원부와 한국연구재단(NRF) 등의 지원으로 이뤄진 이번 연구 성과는 지난달 27일 화학공학분야 국제학술지 Chemical Engineering Journal에 온라인 공개됐으며, 출판을 앞두고 있다.
이번 연구에 참여한 이주학 에너지화학공학과 석사는 바나듐 이온 배터리로 전기차 초급속 충전 시스템과 에너지저장시스템 시장에 진출한 스탠다드에너지㈜에 재직 중이다.
