'올해의 발명왕' 플렉서블 극평탄 금속기판 기술 개발 이종람 포스텍 교수

태양전지 기판 두께 90% 확 줄여…휴대전화·TV 디스플레이 등 더 휘기 가능

이종람 교수 연구팀이 '플렉서블 극평탄 금속기판 기술'로 만든 플렉서블 금속기판. 특허청 제공

이종람 교수

'플렉서블(Flexible'구부릴 수 있는) 극평탄 금속기판 기술'을 개발한 이종람(57) 포스텍 신소재공학과 교수가 19일 열린 '발명의 날' 기념식에서 특허청으로부터 '올해의 발명왕' 상을 받았다. 이 기술이 상용화하면 전자기기 기판을 지금보다 훨씬 많이 구부릴 수 있을 뿐 아니라 무게도 종전 대비 10분의 1 수준까지 줄일 수 있을 전망이다.

차세대 기술로 꼽히는 플렉서블 전자기기는 표면을 곡면으로 휠 수 있는 전자기기를 가리킨다. 손목에 감을 수 있는 핸드폰, 연필 크기로 둘둘 말았다가 펼쳐 보는 전자식 신문 등이 플렉서블 기술의 목표다. 그러나 현재는 전자기기의 디스플레이(유리'플라스틱)나 기판(플라스틱'금속)의 휘어짐 정도에 한계가 있는 탓에 어느 정도 구부린 상태로 더 이상 변화를 줄 수 없는 수준에 머물러 있었다.

이 교수는 플렉서블 기기의 꿈을 현실 영역으로 옮겨왔다. 그가 개발한 기술은 유리기판과 비슷한 수준의 매끄러운 모(母)기판에 원자결합력을 낮춘 다음, 이 틀을 거푸집 삼아 그 위에다 금속을 증착했다가 둘을 분리시켜 금속기판을 떠내는 방식이다. 모기판과 대상기판이 달라붙지 않도록 사전에 화학적 처리를 해 두는 노하우가 바로 원천 기술이다. 이렇게 하면 모기판의 표면 거칠기가 금속기판에 그대로 전사돼 보다 얇고 매끄러운 금속기판을 만들 수 있다.

현재 사용하는 플라스틱 기판은 가볍고 유연한 대신 수분에 취약하고 고온에서 형태가 변하는 단점이 있었다. 또 금속기판은 압연 과정에서 거칠어진 표면 거칠기를 10㎚ 이하로 만드는 데 시간과 비용이 많이 들었다. 표면이 거칠면 누설되는 전류가 많아 사용 효율이 떨어진다.

이 교수는 최근 개발한 '극평탄 금속기판 기술'로 기존 기판의 단점을 극복할 수 있다고 설명했다. "별도의 평탄화 공정을 거치지 않고도 전자소자용 금속기판을 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정으로 만들 수 있습니다. 표면 거칠기가 극히 평탄하며 열에도 강한 금속기판을 단시간에 대량 생산할 수 있습니다."

이 기술로 만든 기판은 휴대폰과 TV 등 각종 전자기기의 디스플레이, 플렉서블 조명기판, 박막 태양전지용 기판, 고효율 LED 기판 등을 대체하게 된다. 이에 따라 지금보다 훨씬 더 휘어진 전자기기를 생산할 수 있다. 이 교수는 또 "기존 기판 대비 10분의 1 수준으로 얇은 기판을 만들 수 있으므로 1㎾의 전력을 생산하는 태양전지의 기판을 기존 80~150㎏이던 데서 10㎏ 미만까지 줄일 수 있다"고 설명했다.

이 교수는 "세계 70억 인류 가운데 20억 명이 오지의 전기 없는 곳에 산다. 이런 곳에 전기 시설을 운반해 설치하려면 장비의 무게가 가벼워야 한다. 앞으로는 이 기술로 인해 많은 인류가 전기와 빛의 혜택을 볼 수 있을 것이라 생각하니 뿌듯하다"고 했다.

홍준헌 기자 newsforyou@msnet.co.kr