"터치스크린 등 복잡한 전자회로의 초미세 인쇄가 가능해진다?"

국내 연구진이 오는 2020년 331억 달러에 달하는 세계 인쇄전자 시장에서 한걸을 앞서 나갈 수 있는 디딤돌을 마련했다.

한국기계연구원(원장 임용택)의 이택민 박사 연구팀이 세계 최초로 롤프린팅 기술을 이용해 인쇄전자 선폭을 1마이크로미터(㎛)로 구현하는데 성공했다.

인쇄전자는 잉크로 신문을 인쇄하듯, 스마트폰, 터치스크린, 휘어지는 디스플레이 등의 복잡한 전자회로를 전자잉크로 인쇄하는 것을 의미한다.

1마이크로미터 급으로 인쇄 선폭을 줄인 것은 그만큼 집적도를 높인 인쇄전자공정이 가능해졌다는 것을 의미한다. 집적도를 높이면 인쇄전자 공정이 기존 노광/에칭을 이용하던 2~3㎛ 급의 대면적 디스플레이 제작 공정을 대체할 수 있다. 공정은 더 간단해지고 비용도 절감된다.

예를 들면 디스플레이용 박막트랜지스터(TFT) 생산 시 인쇄전자 기술을 적용하게 되면 공정이 절반 정도로 줄어들어 단가 절감 효과가 발생한다. 또한, 기존 반도체·디스플레이 생산방식(노광·에칭)에 비해 설비 투자비용이 낮고 유해물질을 크게 줄일 수 있어 친환경적이기까지 하다.

또한, 이 기술은 육안으로 식별이 불가능하므로, 과거 육안으로 보이는 문제점으로 인해 인쇄전자 기술을 이용할 수 없었던 터치 센서(투명전극)에도 활용될 수 있다.  

기존 터치스크린에 사용되는 터치 센서는 주로 인듐산화물전극(ITO)방식으로 생산되고 있는데, 주재료인 인듐의 가격이 비쌀 뿐 아니라 전기 전도도가 낮아 대형 디스플레이 적용에 한계가 있었다.

그런 가운데 인쇄전자 기술을 활용하면 기존보다 단순한 공정과 저렴한 가격으로 중대형 터치 디스플레이를 생산할 수 있다. 또한, 휘어지는 대형 터치 디스플레이도 인쇄전자로 생산이 가능하다.

이번 개발 공정에 정밀 적층 기술을 더하면 고집적도 회로 소자와 사물인터넷에 사용하는 스마트 센서도 직접 인쇄가 가능해진다. 

연구 관련 성과는 SCI급 논문 13편, 특허 출원 64건, 특허 등록 24건에 달하며, 중소기업 대상 연간 50건의 애로기술 지원, 삼성, LG 등과 공동연구 수행 등에 활용됐다.

이택민 박사는 "1마이크로미터 초미세 선폭 구현은 우선적으로 대면적 디스플레이 생산과 터치스크린에서 ITO 전극을 대체하는 투명 전극 생산에 응용될 것으로 생각한다"면서 "향후 이 기술을 통해 사물 인터넷, 휘어지는 터치스크린 시장에서도 우위를 점할 수 있을 것"이라고 말했다.

임용택 원장은 "정부의 미래 인쇄전자 시장 선도 정책에 부응하기 위해 지속적으로 노력할 것"이라고 밝혔다