휘어짐이 가능하고 전기 전도도와 빛의 투과 효율을 동시에 극대화한 차세대 투명 전극이 국내연구진인 고려대학교 김태근 교수팀과 미국 에너지부(U.S. Department of Energy, DOE) 산하 에임즈 연구소(Ames Laboratory) 연구진과의 공동 연구로 개발되었다. 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 중견연구자지원사업(핵심연구)과 글로벌연구네트워크지원사업의 지원을 받아 고려대 전기전자전파공학부 김태근 교수 연구팀과 미국 에임즈 연구소의 국제 공동 연구로 수행되었다. 고려대-에임즈 공동연구팀은 친환경적인 마이크로 트랜스퍼 몰딩을 이용한 폴리머에 매우 얇게 세워진 리본 형태의 금속(Au grid) 박막을 진공 증착하는 방식으로 투명 전극을 제작하여 투과율 84% @650nm, 전기 전도도 9.7 Ω/sq를 확보함으로써 전기 전도도와 빛의 투과율을 동시에 향상시켰다. 특히, 이번 연구를 통해 개발된 Au grid 기반 투명 전극은 기존의 인듐 주석 산화물 (ITO)을 대체할 수 있는 물질로 인듐 주석 산화물의 단점인 잘 부서지는 성질을 극복하였으며 휘어짐이 가능한 곡면 전자기기에 사용할 수 있는 가능성을 보여 주었다. 투명 전극으로 사용하기 위해서는 높은 전기 전도도와 높은 광 투과율이 요구되는데 기존의 투명 전극으로 사용되는 박막 형태의 물질들은 두 가지 조건을 동시에 만족하기 어려웠다. 전기 전도도를 높이기 위해서 두꺼운 박막을 사용하면 빛의 투과율이 낮아지고, 반대로 빛의 투과율이 높은 물질은 전기 전도도가 떨어지는 문제가 있으며 휘어지면 잘 부러지는 단점이 있었다. 연구팀이 개발한 Au grid 기반 투명 전극은 400nm 파장대역에서도 74% 이상의 투과율을 가져 조명시장뿐만 아니라 최근 주목받고 있는 위폐감지, 살균, 공기 및 수질정화용도의 자외선 LED 개발에도 적극적으로 활용될 것으로 기대된다. 또한, 세워진 금속 박막으로 된 투명 전극을 유리 기판과 같은 굴절률을 갖는 폴리머로 빈 공간을 채운 결과 빛의 투과율을 추가로 2% 정도 더 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 김태근 교수는 “최근 들어 가격이 상승한 인듐 주석 산화물 (ITO)의 경우 현재 평면 TV나 LED, 혹은 태양전지 등에서 투명 전극으로 광범위하게 사용되고 있는데, 이번에 개발한 투명 전극은 이를 대체할 수 있을 뿐 아니라, 그 단점인 잘 부서지는 성질을 극복하여 곡면 형태의 디스플레이나 곡면에 부착 가능한 태양전지에 사용 가능한 길을 열었다”며 연구의의를 밝혔다. 한편, 이 연구결과는 재료과학기술 분야 권위 있는 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈 (Advanced Materials)’ 6월 3일자 (Volume 23page 2469-2473)에 게재되었다.