전해질이 없어도 작동하는 전기변색소자를 국내연구진이 개발했다. 전기변색소자는 외부의 전기 신호에 의해 색깔이 변하는 소자다.

빛 투과도와 반사도를 조절할 수 있어 건축용 창유리나 자동차 룸미러 등에 사용될 수 있으며, 자외선 차단 효과까지 있어 최근 응용 가능성에 관심이 모아지고 있다. 전기변색소자를 활용하기 위해선 안정성을 높여야 하는데 이를 위해 화학작용기를 첨가하거나 구조를 변화시키는 등 다양한 시도가 이뤄지고 있는 추세다.

특히 대표적 전기변색소자인 비올로겐의 경우 끝부분을 화학적으로 변형시키거나 변색물질을 전극에 추가하는 방식으로 안정성을 높였으나 전해질이 필요하다는 단점을 가지고 있었다.

이효영 성균관대 화학과 교수팀은 이 전해질 대신 그래핀으로 된 양자점을 접목, 전해질이 없어도 안정적인 전기변색성을 띠는 복합재료를 개발했다고 10일 밝혔다.

그래핀 양자점은 독성이 적고 생산비용이 저렴하다는 장점이 있어 초미세 반도체나 유기반도체 소재, 질병진단 시약 등 발광 디스플레이에 활용되고 있다. 전자를 전달하는 전해질 역할을 이 그래핀 양자점이 대신하게 되면서 전기변색소자의 구조를 단순화할 수 있는 단초를 마련한 것이다.

연구팀은 완벽하게 휘어지면서 작동성능이 저하되지 않도록 전기변색소자 전극표면에 변색물질을 안정되게 고정하는 기술까지 개발할 계획이다.

이효영 교수는 "앞으로 정전기적 힘으로 강하게 결합된 그래핀 양자점과 비올로겐 복합재료를 전극에 고정화하면 전해지일이 필요 없어져 휘어지는 전기변색소자의 발전에 기여할 것"이라고 기대했다.

이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업과 ETRI(한국전자통신연구원) 등의 지원으로 수행됐고, 어드밴스드 머티리얼스지 2일자에 게재됐다.