"옷감이 기판이다"…'빨아 입는 디스플레이' 개발

머니투데이

류준영 기자

세탁 가능한 입는 디스플레이 모듈 모식도 및 구동 사진/사진=KAIST

국내연구진이 옷을 기판으로 활용한 ‘입는 디스플레이’를 개발했다.

카이스트(KAIST) 전기및전자공학부 최경철 교수, 전남대 의류학과 조석호 교수로 이뤄진 공동연구팀이 ‘세탁 가능한 입는 디스플레이 모듈’을 개발했다고 21일 밝혔다.

이 기술은 기존 플라스틱 기판 웨어러블(착용형) 전자소자가 아닌 옷감을 직접 기판으로 사용했다는 점에서 주목을 끈다.

기존의 섬유형 웨어러블 디스플레이는 주로 디스플레이의 소자 구현에 초점을 맞춰 연구가 이뤄졌다. 때문에 소자를 구동하기 위한 별도의 외부 전원이 필요할 뿐 아니라 내구성도 부족해 웨어러블 디스플레이로 응용하기에는 한계가 있다.

고분자 태양전지와 유기발광디스플레이 소자는 수분, 산소 등 외부 요인에 매우 취약해 소자를 보호하기 위한 봉지막이 필요하다.

그러나 기존에 개발된 봉지막 기술은 상온에서는 역할을 충분히 수행하지만, 습기가 많은 환경에서는 그 특성을 잃게 된다. 따라서 비 오는 날이나 세탁 이후에도 동작할 수 있어야 하는 착용형 디스플레이에서는 사용이 제한된다.

연구팀은 문제해결을 위해 외부 전원 없이도 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 고분자 태양전지(PSC)와 수 밀리와트(milliwatt)로도 동작할 수 있는 유기발광다이오드(OLED)를 옷감 위에 직접 형성하고 그 위에 세탁이 가능한 봉지기술을 적용했다. 이를 통해 전기를 절약하면서도 실제 입을 수 있는 디스플레이 모듈 기술을 개발했다.

표지논문이미지/사진=KAIST

연구팀은 원자층 증착법(ALD)과 스핀코팅(spin coating)을 통해 세탁 후에도 특성 변화 없이 소자를 보호할 수 있는 봉지막 기술을 자가발전이 가능한 입는 디스플레이 모듈에 적용했다.

이 봉지막 기술을 통해 세탁 이후나 3mm의 낮은 곡률반경에서도 웨어러블 전자소자들의 성능이 유지되는 것을 증명했다.

연구팀은 일주일마다 세탁 및 기계적인 스트레스를 주입한 뒤 결과를 관찰한 결과 30일 이후 PSC는 초기 대비 98%, OLED는 94%의 특성을 유지함을 확인했다.

최경철 교수는 “태양에너지를 이용해 자가 구동 및 세탁이 가능한, 전기 충전이 필요 없는 진정한 의미의 입을 수 있는 디스플레이 기술 시대를 열었다”라고 말했다.