[ 시티저널 허송빈 기자 ] KAIST 화학과 김상율 교수 연구팀이 투명 유연 디스플레이를 제작할 수 있게 해주는 고분자를 합성하는 데 성공했다.

김 교수 연구팀이 개발한 고분자는 유리와 같은 투명성과 열 팽창 계수를 갖는 고성능의 무정형 고분자로 유기 소재의 열팽창 제어에 응용 가능할 것으로 기대되고 있다.

연구팀에 따르면 차세대 디스플레이로 유망한 투명하면서도 유연한 디스플레이를 제조하기 위해서는 유리와 같은 수준의 투명성과 열 팽창 계수를 가지면서도 휘어지고 접을 수 있는 기판 소재가 필요하다. 그러나 고분자 소재 가운데 이런 조건을 갖는 유연 고분자 소재는 알려진 바 없었다.

모든 물체는 열을 받으면 팽창하고, 차가워지면 수축하는 성질을 갖는다. 세라믹이나 금속 소재에 비해 유기 물질로 이뤄진 고분자 소재는 열에 의한 팽창이 상대적으로 매우 크다.

얇고 가벼운 평판 디스플레이에 사용하는 반도체 소자는 세라믹과 비슷한 열 팽창 계수를 갖고 있어, 열 팽창 계수의 차이가 큰 고분자 필름 위에 반도체 소자를 만들면 작동 때 발생하는 열에 따른 팽창과 수축의 차이로 소자가 파괴되는 문제가 발생한다.

따라서 반도체 소자와 기판의 열팽창 계수를 일치시키는 것은 성공적인 디스플레이를 제조하는데 매우 중요한 일이다.

김 교수 연구팀은 이런 문제 해결을 위해 고분자 사슬 거리를 조절하는 방식을 이용했다.

고분자 물질을 합성할 때 고분자 사슬에 상호 작용하는 힘을 도입하고 힘의 방향이 수직으로 교차하게 만들며, 사슬 간 거리를 적절히 조절하면 온도에 따른 팽창·수축을 억제할 수 있다.

연구팀은 이 같은 화학 구조를 투명한 고분자 물질에서 구현하는데 성공했다.

김선달·이병용 연구원이 주도한 이번 연구는 국제 학술지 사이언스 어드밴시스 10월 26일자 온라인 판에 게재됐다.