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KAIST, 자가발전 세탁 가능 입는 디스플레이 개발
KAIST, 자가발전 세탁 가능 입는 디스플레이 개발
  • 교수신문
  • 승인 2019.03.27 16:03
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'KAIST 전기 및 전자공학부-전남대 의류학과' 공동 연구팀

외부전원없이 자가발전되고 세탁이 가능한 디스플레이 모듈 기술이 개발됐다. KAIST(총장 신성철) 전기및전자공학부 최경철 교수와 전남대학교 의류학과 조석호 교수 연구팀의 성과다.

연구팀에 따르면 기존 플라스틱 기판 웨어러블 전자소자가 아닌 옷감을 직접 기판으로 사용하는 전자소자의 상용화를 앞당길 수 있다는 점, 일상생활에 입는 전자소자가 외부 전원 없이 자가 발전해 에너지를 절약할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다.

기존 섬유형 웨어러블 디스플레이는 주로 디스플레이의 소자 구현에 초점을 맞춰 연구가 이뤄졌다. 소자를 구동하기 위한 별도 외부전원이 필요하고, 내구성도 부족해 웨어러블 디스플레이로 응용하기에는 한계가 있다는 평가였다.

연구팀은 외부전원없이 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 세탁이 가능한 봉지기술을 적용했다. 전기를 절약하면서도 실제 입을 수 있는 디스플레이 모듈 기술을 개발했다. 또 원자층 증착법(ALD)과 스핀코팅(spin coating)을 통해 세탁 후에도 특성 변화 없이 소자를 보호할 수 있는 봉지막 기술을 자가발전이 가능한 입는 디스플레이 모듈에 적용했다. 봉지막 기술을 통해 세탁 이후나 3mm의 낮은 곡률반경에서도 웨어러블 전자소자들의 성능이 유지되는 것을 증명했다. 1주일마다 세탁 및 기계적인 스트레스를 주입한 뒤 결과를 관찰 30일 이후 PSC는 초기 대비 98%, OLED는 94%의 특성을 유지함을 확인했다.

최경철 교수는 “기존의 플라스틱 기판 기반의 웨어러블 전자소자 및 디스플레이 연구와 달리 일상생활에 입는 옷감을 기판으로 활용해 세탁이 가능하고 외부 전원 없이 고분자 태양전지로 디스플레이를 구동하는 전자소자 모듈을 구현했다”라며 “태양에너지를 이용해 자가 구동 및 세탁이 가능한, 전기 충전이 필요 없는 진정한 의미의 입을 수 있는 디스플레이 기술 시대를 열었다”라고 말했다.

정은교 박사과정과 전용민 연구원이 주도한 연구는 국제 학술지 ‘에너지&인바이런멘탈 사이언스(Energy and Environmental Science, IF : 30.067)’ 1월18일자 온라인판에 게재됐고, 우수성을 인정받아 뒤표지 논문으로 선정됐다. 또한 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업과 교육부 BK21 지원사업으로 수행됐고, 1저자인 정은교 연구원은 BK21 우수인력으로 20일 사회부총리 겸 교육부장관 표창을 받았다.


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