전자 인쇄 기술의 발달로 종잇장처럼 얇고 가벼운 TV의 등장이 가능하게 됐다고 사이언스 데일리가 19일 보도했다.

재료를 물체 표면에 인쇄하거나 둘둘 말 수 있는 기술은 이미 유기 태양전지와 휴대전화 디스플레이 화면의 유기발광다이오드(OLED)로 활용되고 있다.

이 기술은 앞으로 10년 동안 수백억달러의 개발비용을 들이면 크게 향상될 것으로 보이지만 문제는 만족할만한 조건에서 낮은 비용으로 생산이 가능한지 여부이다.

전자를 주입하거나 한데 모으는 방법으로 빛이나 에너지를 만들어내기 위해 인쇄 전자는 칼슘이나 마그네슘, 리튬 같은 일함수(일函數: 물질 내의 전자 하나를 밖으로 끌어내는데 필요한 최소의 일, 또는 에너지)가 낮은 전도체를 필요로 한다.

그러나 이런 금속들은 화학적으로 매우 반응성이 높아 산소나 습기에 노출되면 산화하거나 작동을 멈춘다. 이 때문에 태양전지와 TV 따위가 유리나 값비싼 인캡슐레이션층 같은 단단하고 두꺼운 보호막으로 씌워지는 것이다.

그러나 조지아 공대 연구진은 전도체의 일함수를 줄이는 보편적인 기술을 개발했다고 사이언스지에 발표했다.

이들은 1~10 나노미터 두께의 폴리머 초박막을 전도체의 표면에 펼쳐 강력한 표면 쌍극자(크기는 같고 부호가 반대인 두 전하가 나란히 선 배치)를 만들었다. 이들의 상호작용을 통해 공기중 안정한 전도체가 효율적이고 일함수가 낮은 전극으로 바뀌는 것이다.

연구진은 “이런 폴리머는 값싸고 환경친화적이며 기존 롤투롤(roll-to-roll) 대량생산 기술과 병용될 수 있다”고 밝혔다.

이들은 “반응성이 높은 금속을 전도성 폴리머 등 안정성 높은 전도체로 대체함으로써 전자제품을 제조하고 보호하는데 필요한 요건들이 완전히 바뀐다. 이를 이용하면 장차 보다 값싸고 유연성이 높은 기기들을 만들 수 있을 것”이라고 말했다.

연구진은 새로운 기법을 보여주기 위해 순전히 플라스틱으로만 이루어진 최초의 태양전지 시제품도 개발했다.

연합뉴스