인더뉴스 제해영 기자ㅣ국립부경대학교(총장 배상훈) 권혁진 교수(에너지화학소재공학전공) 연구팀이 비진공·저온 공정에서 제작할 수 있는 차세대 절연 소재를 개발했다고 17일 밝혔습니다.
이번 연구는 강원대학교 김주영 교수(신소재공학과), 건국대학교 김세현 교수(화학공학부)와의 공동 연구로 진행됐으며, 재료 분야 국제 학술지 Advanced Functional Materials(IF: 18.5)에 발표됐습니다.
최근 웨어러블 기기, 사물인터넷(IoT), 플렉시블 디스플레이 등의 차세대 전자소자 분야에서는 저전력 구동과 안정적인 신호처리를 위한 절연 소재가 필수적입니다. 연구팀은 이러한 요구에 대응하기 위해 산화지르코늄(ZrO₂), 산화티타늄(TiO₂) 등과 유기물을 결합한 유무기 하이브리드 절연 소재를 개발했습니다.
이 소재는 전자소자의 핵심 절연층 역할을 하면서도 유연 기판에서 안정적인 동작이 가능합니다. 또한, 연구팀이 개발한 소재를 절연층으로 활용한 박막 트랜지스터(TFT)는 약 2V의 낮은 전압에서도 우수한 구동 성능을 보였습니다.
또한 각 재료의 산화물 조성과 구조적 특성 차이에 따라 구동 특성과 히스테리시스(hysteresis) 거동이 달라지는 점도 확인됐습니다. 이를 통해 디바이스 목적에 따라 맞춤형 설계가 가능하며, 저전압 구동 트랜지스터, 메모리 소자, 통합형 프린팅 전자회로 등에 응용될 것으로 기대됩니다.
이번 연구에서 개발된 유무기 하이브리드 절연 소재는 비진공 상태에서도 상온 또는 저온에서 제조가 가능합니다. 이를 통해 고가의 장비나 대규모 인프라 없이도 대량 생산과 대면적화가 가능하다는 점이 특징입니다. 연구팀은 해당 기술이 기존 반도체 공정의 한계를 극복하고, 에너지와 비용을 절감해 보다 대중적이고 범용적인 전자소자 제작이 가능할 것으로 전망했습니다.
권혁진 교수는 “이번 연구가 차세대 전자소자의 저전력화와 인쇄 공정 확산을 가속화해 유연 전자기기 시대를 앞당기는 기반이 될 것으로 기대한다”며 “앞으로도 다양한 소재 간 융합 연구와 산업화 협력을 통해 지속 가능한 전자소자 생태계 조성에 기여할 계획”이라고 밝혔습니다.
