울산대·KAIST 연구팀, 오징어 폐기물로 플렉시블 전자소자 제작용 '투명종이' 개발

'어드밴스드 머터리얼스' 표지논문 선정

울산대학교 첨단소재공학부 진정호 교수.

아주경제 울산 정하균 기자 = 울산대(총장 오연천)는 이 대학 첨단소재공학부 진정호 교수와 KAIST 웨어러블 플랫폼소재 기술센터 배병수 교수(신소재공학과) 공동 연구팀이 버려지는 오징어 폐기물로부터 차세대 플렉시블 전자소자 기판으로 사용될 수 있는 생체친화성 '투명종이' 개발에 성공했다고 11일 밝혔다.

연구논문은 독일에서 발행하는 권위 있는 재료분야 학술지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 최신호(2016년 7월) 표지논문으로 선정됐다.
 

연구에서 개발된 균일하면서 투명한 키틴 나노 섬유 '투명종이'. 특히 제작된 키틴 나노 섬유 투명 종이는 기존의 종이처럼 접을 수 있고 인쇄도 가능하다. [사진제공=울산대]

'투명종이'는 나노(10-9)미터 크기의 나노섬유로 제작하여 기존 종이가 마이크로(10-6)미터 크기의 굵은 셀룰로오스 섬유로 이뤄진 단점을 보완해 높은 투명성과 우수한 기계적 물성을 나타낼 수 있어, 차세대 플렉시블 디스플레이나 생체친화적인 기능성 전자소자의 기판소재로 사용돼 최근 국제적으로 연구가 활발히 진행되고 있다.

현재까지 보고된 '투명종이'의 원료는 대부분 식물 성분이었으나, 연구팀은 게·새우껍질·오징어 내골격의 주성분이며 생체친화성이 뛰어난 '키틴' 나노섬유를 이용, 개발에 성공헀다.

이번 연구 핵심은 수소결합에 의한 '키틴' 특유의 불용성(용매에 녹지 않는 성질)과 필름 제작 시 생기는 수축현상을 해결하기 위해, 용해성이 높은 오징어 내골격 '키틴'과 수소결합을 효과적으로 끊을 수 있는 용매를 사용함과 동시에 필름 제작 시 생기는 수축 현상을 원심력을 이용, 억제할 수 있는 새로운 필름 제작 공정을 설계한데 있다.
 

연구에서 개발된 투명한 키틴 나노 섬유 '투명종이'상에 제작된 휘어지는 유기발광 다이오드. 제작된 소자는 평평한 상태와 굽혀진 상태 모두에서 안정적으로 작동하고 있다. [사진제공=울산대]

특히 연구팀이 개발한 키틴 나노섬유 '투명종이'는 기존 종이처럼 접을 수 있고 인쇄도 가능하며, 세계 최초로 플렉시블 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 소자로 제작 것이 특징이다.

연구팀은 "버려지는 오징어 폐기물을 원료로 개발한 키틴 나노섬유 "투명종이'는 친환경 소재의 중요성과 수요 증대와 발맞춰 향후 플렉시블 디스플레이뿐만 아니라 다양한 미래 친환경 전자소자의 플랫폼으로도 이용될 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

이번 연구는 산업통상자원부 및 민간기업의 협력 투자로 발족된 '미래 디스플레이 핵심 원천기술 개발(KDRC)' 사업의 일환으로 진행됐고, 과학적성과를 인정받아 관련 특허를 국내외에 출원 중이다.