안동대, 생체 단백질을 이용한 전자소자 접합기술 개발

접합력 세계 최고 수준인 1N/mm 이상까지 향상시킬 수 있는 제조공정 개발

안동대학교와 충북대학교 연구팀이 생체 단백질을 이용해 세계 최고 수준인 전자소자 접합기술 개발에 성공했다.

안동대 기계로봇공학과 안태창 교수, 황희윤 교수와 충북대학교 기계공학부 김건휘 교수가 함께 공동 연구팀을 구성해 ‘BSA 단백질을 이용한 유연전극의 접합력을 높이는 공정기술’을 개발했다.

유연전극(Flexible electrodes)과 기판 사이의 접합문제를 해결하기 위해 이뤄진 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 기초연구실지원사업의 지원을 받아 수행하게 됐다.

연구진이 개발한 기술을 통해 폴더블 스마트폰 및 디스플레이와 같은 유연소자에서 유연기판(필름)과 전극 사이의 접합력을 높이고 유연전극의 내구성을 높일 수 있게 됐다.

▲ ‘BSA 단백질을 이용한 유연전극의 접합력을 높이는 공정기술’이 지난 14일 재료과학분야 권위지인 ‘Advance Materials Interface’의 표지 논문으로 출판됐다. ⓒ안동대학교

소의 혈청단백질인 BSA 단백질과 무전해도금 공정을 이용해 유연기판(PET, PI, FEP 등)과 전극 사이에 접합력을 세계 최고 수준인 1N/mm 이상까지 향상시킬 수 있는 제조공정을 개발한 것이다.

유연소자에 사용되는 필름은 대부분 낮은 표면에너지로 접합력이 부족하고 반복적인 변형 조건에서 유연소자의 내구성이 떨어지는 문제점을 가지고 있었지만 이번 접합기술 개발 성공으로 기판과 전극 사이의 접합력을 크게 향상시켰다.

또한 기존의 생체단백질 기반의 공정에서 단백질의 가교에 많은 시간이 소요되는 단점을 극복해 단백질의 가교와 전극생성 공정(무전해도금)이 동시에 진행되는 공정방법을 개발했다.

이러한 공정은 공정시간 단축을 통해 경제성을 확보함으로써 향후 상용화할 수 있는 기술로 평가받고 있다.

한편 이번 연구결과는 지난 14일 재료과학분야 권위지인 ‘Advance Materials Interface’의 표지 논문으로 출판됐으며 현재 IoT 기술의 발전과 함께 경쟁이 가속화 되고 있는 유연 전자소자(폴드블 스마트폰, 롤러블 디스플레이 등) 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.