- 머리카락 굵기 수준의 여러 층으로 구성된 액정 입자를 손쉽게 형성 - 기름과 물이 분리되는 성질 이용, 기능성 입자로 활용 기대 국내연구진이 지폐나 신분증 등의 색변환 잉크를 대체할 수 있는 위변조 방지 소재를 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 전북분원 기능성복합소재연구센터 이상석 박사팀은 한국과학기술원(KAIST, 총장 신성철) 생명화학공학과 김신현 교수팀과의 공동연구를 통해 기름과 물이 분리되는 성질을 이용해 머리카락 굵기 수준의 두께로 여러 층이 반복되는 구조의 액정(Liquid Crystal) : 액체와 고체 결정 사이의 특성을 지니는 물질. 액정입자를 손쉽게 만들 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 디스플레이 장치에 흔히 사용되는 액정 소재에 특정 첨가물을 혼합해주면 액정 분자들이 자발적으로 회전하여 나선형 구조가 형성된다. 이러한 물질을 콜레스테릭 액정 (Cholesteric liquid crystal) : 액정에 주기적 나선 구조를 유도하는 카이랄 도판트(chiral dopant)가 첨가된 액정으로, 액정 분자들이 나선형의 구조로 되어 있다. 콜레스테릭 액정이라 하는데 이는 색소가 첨가되지 않아도 구조에 의해 특정 파장대의 빛을 선택적으로 반사하여 색을 나타내는 광결정 소재이다. 또한, 이때 반사되는 빛은 동그라미를 그리며 나선형으로 회전하는 원편광 : 편광의 일종으로서 광파의 진동 벡터의 끝이 원운동(빛의 진행을 생각하면 스파이럴 운동)을 하는 것. 원편광 성질을 지녀 조건에 따라 색을 나타내거나 사라지게 할 수 있어, 빛을 활용한 위변조 방지 기술에 활용될 수 있다. 이러한 광학 특성을 갖는 콜레스테릭 액정을 반복적인 구조로 만들면 두 가지 이상의 반사색을 동시에 갖는 소재를 개발할 수 있다. 여러 층을 통해 다양한 반사색을 갖는 액정입자는 정교한 위변조 방지 소재로 응용될 수 있다. 하지만 여러 층으로 구성된 소재를 만들기 위해서는 세밀하게 설계된 장치를 활용하여 한 층씩 반복적으로 쌓아 만들어야 해 이 복잡한 과정을 해결할 기술이 필요했다. KIST-KAIST 공동연구팀은 기름과 친한 액정 물질과 물과 친한 보습제인 유기 알코올을 혼합하기 위해 기름과 물에 동시에 녹는 공용매를 첨가하여 세 가지 성분을 균일하게 혼합시켰다. 그 후 물에 유화(乳化) : 서로 섞이지 않는 액체를 매개체를 이용해 고르게 섞어 에멀젼을 만드는 작용 유화(乳化)시켜 미세한 방울을 형성하였다. 이때 서로 혼합되는 공용매와 보습제, 물 분자들이 미세한 방울의 계면을 통해 서로 교환되어 조성변화가 발생함에 따라 기름과 친한 층과 물에 친한 층으로 분리되었다. 러시아 인형인 마트료시카처럼 반복되는 액정입자의 구조는 초기 혼합물의 비율에 따라 1~5층까지 여러 층으로 형성되며, 자유롭게 제어 할 수 있었다. 또한. 분리 현상이 방울 내에서 연속적으로 진행됨에 따라 층마다 액정 물질 내 첨가물의 농도가 변화하여 다양한 구조색을 나타낼 수 있었다. 이러한 혼합물의 유화 과정만을 통해 매우 손쉬운 방법으로 여러 층을 갖는 액정입자를 만드는 기술은 보고된바 없는 새로운 기술이다. KIST 이상석 박사는 “이번 성과는 매우 간단한 방법으로 여러 층을 갖는 액정입자를 만들 수 있어 소재에 독특한 광학 특성을 부여 할 수 있는 기능성 잉크처럼 활용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 말하며, “이를 바탕으로 소재의 복합화를 위한 다양한 기능성 입자들의 개발을 위해 매진할 계획이다.”라고 포부를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST의 주요사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업 및 한-스위스 협력기반확충 사업으로 수행되었으며, 연구결과는 소재 분야 권위지인 ‘Advanced Materials’ (IF: 25.809, JCR 분야 상위 1.536%) 7월 29일에 표지 논문(Inside Cover)으로 게재되었다. * (논문명) Photonic Multishells composed of Cholesteric Liquid Crystals designed by Controlled Phase Separation in Emulsion Drops - (제 1저자) 한국과학기술원 박시훈 석사 과정생 - (제 1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 이상석 연구원 - (교신저자) 한국과학기술원 김신현 교수 <그림설명> [그림 1] Advanced Materials 내부 표지 이미지 KIST-KAIST 공동연구진이 개발한 여러 층을 갖는 액정입자의 모식도 [그림 2] KIST-KAIST 공동연구진이 개발한 상 분리를 과정을 통해 형성된 여러 층을 갖는 액정입자

- KIST, 8월 9일부터 21일까지 서울시립과학관에서 참여형 과학전시‘접혀진 기계, 상상력을 펴다’展 운영 - 소규모 과학관, 박물관에서 전시물을 직접 제작 할 수 있는 COOK-BOOK 12월 배포 예정 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 8월 9일부터 2주간 서울시립과학관에서 ‘접혀진 기계, 상상력을 펴다’를 주제로 관람객 참여형 과학전시를 운영한다. 현장에는 연구원이 직접 나가 체험과 원리 설명을 지원할 예정이다. ‘3차원 전자정원’은 관람객이 꽃을 가상공간에서 손짓으로 조종할 수 있는 전시물이다. 센서를 통한 모션인식, 기계작동 등의 원리를 담은 영상도 함께 상영해 관람객의 이해를 도울 예정이다. 현장접수로 진행되는 워크숍에 참가하면 직접 종이를 접어 꽃을 만들고 그 꽃을 가상공간에서 조종하는 체험을 할 수 있다. 워크숍은 하루 5회씩 3팀(팀당 최대인원 2명)으로 운영되며, 서울시립과학관 B전시관 현장에서 접수 가능하다. ‘인간형 소프트 로봇’은 2018년 KIST에서 개발한 종이접기 소프트 로봇에 3D 프린팅 기술과 인공지능 기술을 적용하여 발전시킨 결과이다. 인간형 로봇이 각종 대중가요를 즉석에서 따라부르는 동작을 현장에서 확인할 수 있다. 이 로봇은 부드럽고(SOFT), 빛이 나고(LUMINESCENT), 소리를 내면서(AUDIO), 동작이 자동으로 생성되는(MOTION INTELLIGENT) SLAM 애니메트로닉스 기술에 의해 창작된 전시형 로봇이다. 인간의 뇌 속에서 청각과 시각이 조화롭게 만들어내는 인지과학적 측면을 활용하여 처음 들어보는 노래도 로봇이 적절한 모션으로 따라부를 수 있어 관람객에게 새로운 경험과 몰입감을 선사할 예정이다. 이번 전시의 책임을 맡은 지능로봇연구단 임세혁 책임연구원은 “연구 현장뿐만 아니라 과학관에서도 미래 과학기술의 핵심을 잘 파악하고 창의적으로 표현하는 것이 중요하다.”며 “이번에 공개한 소프트 키네틱 과학전시물들은 그러한 독창성과 심미성을 가지고 있다”라고 평가했다. KIST 윤석진 원장은 “과학의 흥미를 느끼고, 이공계로 진학하는 우수한 학생들이 많아질수록 우리나라의 미래가 밝다고 생각한다. 서울에 위치한 KIST가 지역사회나 과학관과 연계해 학생들이 즐겁게 과학을 배울 수 있는 환경을 조성하는 데에 노력하겠다”라며 본 프로그램의 의의를 밝혔다. 이 사업은 과학기술정보통신부(장관 이종호)와 한국연구재단이 지원하는 과학문화전시서비스 역량강화지원사업에서 개발된 결과물이다. 연구진은 작은 규모의 지역 과학관이나 박물관에서 3차원 전자정원을 자체적으로 제작하여 사용할 수 있도록 제작재료와 과정을 모두 포함한 COOK-BOOK을 제작해 오는 12월 KIST 웹페이지와 가상박물관에 공개할 예정이다. [그림 1] (관람객 참여형) 인터렉티브 3차원 전자정원 전시물 □ 작동원리(그림 1 참조) ○ 적외선 센서(A)와 PC(B)가 사람 손의 제스쳐(손을 펴기, 쥐기 등)를 인식 ○ 센서 출력값이 아두이노와 RF 장치를 통해 무선송신 ○ 전자정원의 각 타일(C)에 아두이노 장치에서 신호 수신 (총 20개의 타일설치) ○ 연결된 소형모터가 기어를 이용하여 직선운동 발생 (총 60개 모터) ○ 장착된 종이접기 꽃의 줄기가 움직이면서 꽃(D)이 피고 지는 움직임을 연출

- 자동 검체 추출 로봇, 격리 중환자실 치료장비 원격 모니터링 시스템 등 코로나 대응 기술도 눈길 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 일산 KINTEX 1전시장 2, 3홀에서 12월 22일(수)부터 사흘간 열리는 ‘2021년 대한민국 과학기술 대전’에 참가한다고 밝혔다. 대한민국 과학기술대전은 혁신적 과학기술 성과를 집대성하고 국가첨단 기술 육성의 중요성을 공유하기 위해 한국연구재단, 한국과학창의재단 주관으로 기획되었다. 이번 전시에서 KIST는 상온 동작 포터블 양자컴퓨터(한상욱 단장), 세계 최초 소금의 전기화학적 활성화를 이용한 나트륨 이온 이차전지(정경윤 센터장), 신속 비대면 비강 자동 검체 추출 로봇시스템(이종원 선임연구원) 등 9건의 연구성과를 선보일 예정이다. [사진1] 상온작동 포터블 양자컴퓨터 특히 이번 과학기술대전에서 KIST는 KRISS, ETRI, SKT, 성균관대학교 양자정보연구지원센터와 공동으로 첨단전략기술존 내에 ‘양자’관을 설치해 양자기술에 대한 산·학·연의 연구 성과와 비전을 홍보하는 전시를 기획했다. KIST는 기존 극저온에서만 구동되는 타 양자컴퓨터들과는 달리 상온, 대기압에서 동작이 가능한 양자컴퓨터를 중국에이어 세계 두 번째로 개발하여 전시에 선보였다. 이 양자컴퓨터는 다이아몬드 NV센터 큐비트를 사용하여 상온, 대기압에서 동작이 가능하다. [사진 2] KIST 정호중 선임연구원이 상온 동작 이동가능한 양자컴퓨터 동작원리를 양자 부스 방문자에게 설명하고 있다. KIST 양자정보연구단 한상욱 단장은 “이번 전시에 선보인 KIST 양자컴퓨터는 일반인들도 사용할 수 있는 수준으로 유저 인터페이스를 개발했다.”라며, “현재는 IBM, 아마존 등 해외 양자컴퓨터만 체험할 수 있지만, 빠른 시일 내에 국내 기술로 개발된 양자컴퓨터를 체험할 수 있을 것”이라고 설명했다. [사진 3] KIST 방역로봇사업단이 개발한 실시간으로 콧구멍을 인식하여 자동으로 검체를 채취하는 로봇 시스템 이 외에도 KIST는 연구개발관에 신속 비대면 비강 자동 검체 추출로봇시스템, 격리 중환자 치료장비 원격 모니터링 시스템 등 코로나 대응 기술과 지능형 물품이송 및 배달로봇 시스템 등 혁신기술을 선보였다. 윤석진 원장은 “이번 과학기술대전이 코로나19로 어려운 상황에서 개최되었지만, 과학기술의 중요성을 국민들이 분명히 인식하게 되는 계기가 될 것이라 생각한다. 지금까지 그래왔듯이 KIST는 앞으로도 첨단 과학기술 연구에 앞장서겠다”라는 의지를 밝혔다.

한홍택 원장은 3월13일(토)부터 3월21일(일)까지 9일간 미국 출장을 통해 KIST-America 연구소 설립관련 현지조사와 채용설명회 등 Global KIST 구현을 위한 구체적인 활동에 들어갔다. 한 원장은 출장 기간 중 주 LA 총영사 면담을 통해 KIST-America 연구소 설립에 대해 논의했으며, 시애틀, 샌프란시스코, 샌디에고, 로스앤젤레스 등 4차례의 현지 채용설명회와 UCLA, UC 샌디에고 등 주요 대학 총장 등과의 면담을 통해 우수인력 확보와 국제협력 네트워크 구축을 위한 행보를 계속했다. 채용설명회에는 시애틀, 샌프란시스코, 샌디에고, LA의 학생 및 연구자 등 300여명이 참가해 KIST에 대한 높은 관심을 나타냈다. 참가자들은 특히, KIST가 운영 중인 박사 후 연구원(Post Doc.) 제도, 연구협력 요원(Research Associate)제도 등에 큰 관심을 보였다. 한 원장은 3월19일(금) 세계 한민족 차세대 리더스 포럼 강연을 통해 KIST의 과학기술 기업가정신을 소개하여 세계 각지에서 참석한 재외동포 차세대 리더들의 큰 호응을 얻었다. <▼시애틀 인재채용 설명회(3.13)> <▼샌프란시스코 인재채용 설명회(3.16)> <▼샌디에고 인재채용 설명회(3.17)> <▼LA 인재채용 설명회(3.18)> <▼ 한홍택 원장, 세계 한민족 차세대 리더스 포럼 초청강연 (3.19)>

KIST, 세계 최초로 그래핀 활용한 미세패턴 금속박막 제조공정 기술 개발 - 그래핀을 박리층으로 이용하여 손상 없는 미세 패턴 전주도금 박리 성공 - 친환경/저비용 금속박막 제조 공정기술 개발 및 차세대 유연회로기판 제조 공정기술로 활용 기대 최근 한국과학기술연구소(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경)복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 이상현 박사팀(노호균, 박미나 연구원)이 그래핀과 전기화학적 도금방법(전주도금)을 사용하여 이동이 쉬운(프리스탠딩) 금속 박막 제조 공정기술을 개발하였다고 밝혔다. 최근 각광받고 있는 탄소기반 신소재인 그래핀은 원자 한 층 두께인 약 2.3 옴스트롱의 두께와 높은 전기 전도도를 가지고 있다. 또한 화학적으로 매우 안정하여 원자간 결합이 이루어지지 않아 접착력이 매우 낮으며, 인체와 환경에 무해하기 때문에 전주도금 박리제로써 최적의 조건을 만족하고 있다. 이러한 그래핀을 몰드의 표면에 코팅한 후 그 그래핀 상에 전주도금을 진행하고 박리함으로써 친환경적이고, 저비용으로 미세패턴 금속박막 제조에 성공하였다. 전주도금은 전기도금을 이용하여 원하는 형상의 소재를 정확하게 복제하는 기술로서 조형물을 원형으로부터 벗겨내기 위해서는 원형 표면에 낮은 접착력과 얇은 두께, 높은 전기전도도를 가진 박리제가 필수적으로 코팅되어야 한다. 하지만 기존의 박리제는 높은 접착력과 30마이크로미터 이상의 두께 때문에 미세 패턴의 제작이 어렵고, 1회 사용 시 다시 코팅하여야 하며, 매우 유독하여 작업자의 건강과 환경에 심각한 문제를 야기하는 등의 단점을 가지고 있었다. <그림자료> <그림1> 새로운 공정기술로 만들어낸 그래핀이 코팅된 몰드는 박리 후에도 그래핀이 몰드에 완벽하게 남아있어 반 영구적인 사용이 가능하며, 수 마이크로 크기의 패턴도 완벽하게 구현해냈다. 또한 연구진은 본 기술을 활용하여 LED용 유연회로기판을 만들어 정상 작동하는 것을 확인하였고, 이를 통하여 유연한 특성을 가진 전자소자 부품으로 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 본 연구결과는 나노분야 권위 있는 국제학술지인 “Nanoscale”(IF : 7.76)에 6월23일(목) 온라인 게재되었으며, 7월호(7월 7일자) 표지논문(Back Cover Article)으로 게재된다. KIST 양자응용복합소재센터의 이상현 박사는 “부가가치가 높은 매우 얇은 금속판 또는 미세한 패턴을 가진 금속을 만들기 위해서는 고비용이 소요되는데, 이번 성과를 활용하여 공정시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이며 “전지용 전극소재 뿐만 아니라 미래의 전자소자용 부품 제조를 위한 원천기술로 다양한 분야에 접목이 가능할 것”이라고 말했다. <그림 2> KIST 이상현 박사팀은 기존의 전주도금 박리제로 사용되어진 이산화 셀레늄이나 중크롬산 계열 등의 매우 유독한 물질 대신 그래핀을 이용하여 전주도금 제품의 박리를 성공하였다. 그래핀은 화학적으로 매우 안정하여 도금제품과의 화학적 결합이 되지 않기 때문에 매우 낮은 접착력을 보여주고, 그로 인하여 약한 기계적 힘을 이용하여 박리가 가능한 것을 그림 1을 통해 알 수 있다. <그림 3> 박리 후 그래핀이 몰드에 남아있는지, 제품의 표면으로 이동했는지를 확인한 결과이다. 전주도금 제품을 박리한 후에도 그래핀은 몰드에 완벽하게 남아있는 것을 Raman mapping을 이용하여 확인하였고, 몰드와 그래핀 간의 접착력과 그래핀과 전주도금 제품과의 접착력 측정을 통해, 그래핀과 전주도금 막의 상대적으로 약한 접착력을 통해 원활한 금속박막 제조가 가능함을 보여주고 있다. 미세 패턴을 가진 금속박막의 경우, 견딜 수 있는 스트레스가 매우 작기 때문에 만약 접착력이 높다면 박리시 미세 패턴이 찢어지는 등의 손상이 발생하게 된다. 이처럼 매우 낮은 접착력은 미세패턴 박리시 매우 중요한 조건 중에 하나이고, 그래핀은 이러한 조건을 매우 완벽하게 충족한다. <그림4> 해당 그림은 그래핀을 이용하여 박리한 금속회로를 함유한 유연기판에 LED를 마운팅하여 구동하였다. 평평한 경우에는 물론이거니와 곡률반경 0.45cm까지 밴딩을 진행하여도 아무 이상 없이 발광하는 것을 확인할 수 있다. 또한 신뢰도를 확인하기 위하여 밴딩테스트를 15,000회까지 진행하여도 저항의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다.

KIST, 세계 최초로 그래핀 활용한 미세패턴 금속박막 제조공정 기술 개발 - 그래핀을 박리층으로 이용하여 손상 없는 미세 패턴 전주도금 박리 성공 - 친환경/저비용 금속박막 제조 공정기술 개발 및 차세대 유연회로기판 제조 공정기술로 활용 기대 최근 한국과학기술연구소(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경)복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 이상현 박사팀(노호균, 박미나 연구원)이 그래핀과 전기화학적 도금방법(전주도금)을 사용하여 이동이 쉬운(프리스탠딩) 금속 박막 제조 공정기술을 개발하였다고 밝혔다. 최근 각광받고 있는 탄소기반 신소재인 그래핀은 원자 한 층 두께인 약 2.3 옴스트롱의 두께와 높은 전기 전도도를 가지고 있다. 또한 화학적으로 매우 안정하여 원자간 결합이 이루어지지 않아 접착력이 매우 낮으며, 인체와 환경에 무해하기 때문에 전주도금 박리제로써 최적의 조건을 만족하고 있다. 이러한 그래핀을 몰드의 표면에 코팅한 후 그 그래핀 상에 전주도금을 진행하고 박리함으로써 친환경적이고, 저비용으로 미세패턴 금속박막 제조에 성공하였다. 전주도금은 전기도금을 이용하여 원하는 형상의 소재를 정확하게 복제하는 기술로서 조형물을 원형으로부터 벗겨내기 위해서는 원형 표면에 낮은 접착력과 얇은 두께, 높은 전기전도도를 가진 박리제가 필수적으로 코팅되어야 한다. 하지만 기존의 박리제는 높은 접착력과 30마이크로미터 이상의 두께 때문에 미세 패턴의 제작이 어렵고, 1회 사용 시 다시 코팅하여야 하며, 매우 유독하여 작업자의 건강과 환경에 심각한 문제를 야기하는 등의 단점을 가지고 있었다. <그림자료> <그림1> 새로운 공정기술로 만들어낸 그래핀이 코팅된 몰드는 박리 후에도 그래핀이 몰드에 완벽하게 남아있어 반 영구적인 사용이 가능하며, 수 마이크로 크기의 패턴도 완벽하게 구현해냈다. 또한 연구진은 본 기술을 활용하여 LED용 유연회로기판을 만들어 정상 작동하는 것을 확인하였고, 이를 통하여 유연한 특성을 가진 전자소자 부품으로 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 본 연구결과는 나노분야 권위 있는 국제학술지인 “Nanoscale”(IF : 7.76)에 6월23일(목) 온라인 게재되었으며, 7월호(7월 7일자) 표지논문(Back Cover Article)으로 게재된다. KIST 양자응용복합소재센터의 이상현 박사는 “부가가치가 높은 매우 얇은 금속판 또는 미세한 패턴을 가진 금속을 만들기 위해서는 고비용이 소요되는데, 이번 성과를 활용하여 공정시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이며 “전지용 전극소재 뿐만 아니라 미래의 전자소자용 부품 제조를 위한 원천기술로 다양한 분야에 접목이 가능할 것”이라고 말했다. <그림 2> KIST 이상현 박사팀은 기존의 전주도금 박리제로 사용되어진 이산화 셀레늄이나 중크롬산 계열 등의 매우 유독한 물질 대신 그래핀을 이용하여 전주도금 제품의 박리를 성공하였다. 그래핀은 화학적으로 매우 안정하여 도금제품과의 화학적 결합이 되지 않기 때문에 매우 낮은 접착력을 보여주고, 그로 인하여 약한 기계적 힘을 이용하여 박리가 가능한 것을 그림 1을 통해 알 수 있다. <그림 3> 박리 후 그래핀이 몰드에 남아있는지, 제품의 표면으로 이동했는지를 확인한 결과이다. 전주도금 제품을 박리한 후에도 그래핀은 몰드에 완벽하게 남아있는 것을 Raman mapping을 이용하여 확인하였고, 몰드와 그래핀 간의 접착력과 그래핀과 전주도금 제품과의 접착력 측정을 통해, 그래핀과 전주도금 막의 상대적으로 약한 접착력을 통해 원활한 금속박막 제조가 가능함을 보여주고 있다. 미세 패턴을 가진 금속박막의 경우, 견딜 수 있는 스트레스가 매우 작기 때문에 만약 접착력이 높다면 박리시 미세 패턴이 찢어지는 등의 손상이 발생하게 된다. 이처럼 매우 낮은 접착력은 미세패턴 박리시 매우 중요한 조건 중에 하나이고, 그래핀은 이러한 조건을 매우 완벽하게 충족한다. <그림4> 해당 그림은 그래핀을 이용하여 박리한 금속회로를 함유한 유연기판에 LED를 마운팅하여 구동하였다. 평평한 경우에는 물론이거니와 곡률반경 0.45cm까지 밴딩을 진행하여도 아무 이상 없이 발광하는 것을 확인할 수 있다. 또한 신뢰도를 확인하기 위하여 밴딩테스트를 15,000회까지 진행하여도 저항의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다.

KIST, 세계 최초로 그래핀 활용한 미세패턴 금속박막 제조공정 기술 개발 - 그래핀을 박리층으로 이용하여 손상 없는 미세 패턴 전주도금 박리 성공 - 친환경/저비용 금속박막 제조 공정기술 개발 및 차세대 유연회로기판 제조 공정기술로 활용 기대 최근 한국과학기술연구소(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경)복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 이상현 박사팀(노호균, 박미나 연구원)이 그래핀과 전기화학적 도금방법(전주도금)을 사용하여 이동이 쉬운(프리스탠딩) 금속 박막 제조 공정기술을 개발하였다고 밝혔다. 최근 각광받고 있는 탄소기반 신소재인 그래핀은 원자 한 층 두께인 약 2.3 옴스트롱의 두께와 높은 전기 전도도를 가지고 있다. 또한 화학적으로 매우 안정하여 원자간 결합이 이루어지지 않아 접착력이 매우 낮으며, 인체와 환경에 무해하기 때문에 전주도금 박리제로써 최적의 조건을 만족하고 있다. 이러한 그래핀을 몰드의 표면에 코팅한 후 그 그래핀 상에 전주도금을 진행하고 박리함으로써 친환경적이고, 저비용으로 미세패턴 금속박막 제조에 성공하였다. 전주도금은 전기도금을 이용하여 원하는 형상의 소재를 정확하게 복제하는 기술로서 조형물을 원형으로부터 벗겨내기 위해서는 원형 표면에 낮은 접착력과 얇은 두께, 높은 전기전도도를 가진 박리제가 필수적으로 코팅되어야 한다. 하지만 기존의 박리제는 높은 접착력과 30마이크로미터 이상의 두께 때문에 미세 패턴의 제작이 어렵고, 1회 사용 시 다시 코팅하여야 하며, 매우 유독하여 작업자의 건강과 환경에 심각한 문제를 야기하는 등의 단점을 가지고 있었다. <그림자료> <그림1> 새로운 공정기술로 만들어낸 그래핀이 코팅된 몰드는 박리 후에도 그래핀이 몰드에 완벽하게 남아있어 반 영구적인 사용이 가능하며, 수 마이크로 크기의 패턴도 완벽하게 구현해냈다. 또한 연구진은 본 기술을 활용하여 LED용 유연회로기판을 만들어 정상 작동하는 것을 확인하였고, 이를 통하여 유연한 특성을 가진 전자소자 부품으로 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 본 연구결과는 나노분야 권위 있는 국제학술지인 “Nanoscale”(IF : 7.76)에 6월23일(목) 온라인 게재되었으며, 7월호(7월 7일자) 표지논문(Back Cover Article)으로 게재된다. KIST 양자응용복합소재센터의 이상현 박사는 “부가가치가 높은 매우 얇은 금속판 또는 미세한 패턴을 가진 금속을 만들기 위해서는 고비용이 소요되는데, 이번 성과를 활용하여 공정시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이며 “전지용 전극소재 뿐만 아니라 미래의 전자소자용 부품 제조를 위한 원천기술로 다양한 분야에 접목이 가능할 것”이라고 말했다. <그림 2> KIST 이상현 박사팀은 기존의 전주도금 박리제로 사용되어진 이산화 셀레늄이나 중크롬산 계열 등의 매우 유독한 물질 대신 그래핀을 이용하여 전주도금 제품의 박리를 성공하였다. 그래핀은 화학적으로 매우 안정하여 도금제품과의 화학적 결합이 되지 않기 때문에 매우 낮은 접착력을 보여주고, 그로 인하여 약한 기계적 힘을 이용하여 박리가 가능한 것을 그림 1을 통해 알 수 있다. <그림 3> 박리 후 그래핀이 몰드에 남아있는지, 제품의 표면으로 이동했는지를 확인한 결과이다. 전주도금 제품을 박리한 후에도 그래핀은 몰드에 완벽하게 남아있는 것을 Raman mapping을 이용하여 확인하였고, 몰드와 그래핀 간의 접착력과 그래핀과 전주도금 제품과의 접착력 측정을 통해, 그래핀과 전주도금 막의 상대적으로 약한 접착력을 통해 원활한 금속박막 제조가 가능함을 보여주고 있다. 미세 패턴을 가진 금속박막의 경우, 견딜 수 있는 스트레스가 매우 작기 때문에 만약 접착력이 높다면 박리시 미세 패턴이 찢어지는 등의 손상이 발생하게 된다. 이처럼 매우 낮은 접착력은 미세패턴 박리시 매우 중요한 조건 중에 하나이고, 그래핀은 이러한 조건을 매우 완벽하게 충족한다. <그림4> 해당 그림은 그래핀을 이용하여 박리한 금속회로를 함유한 유연기판에 LED를 마운팅하여 구동하였다. 평평한 경우에는 물론이거니와 곡률반경 0.45cm까지 밴딩을 진행하여도 아무 이상 없이 발광하는 것을 확인할 수 있다. 또한 신뢰도를 확인하기 위하여 밴딩테스트를 15,000회까지 진행하여도 저항의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다.

KIST, 세계 최초로 그래핀 활용한 미세패턴 금속박막 제조공정 기술 개발 - 그래핀을 박리층으로 이용하여 손상 없는 미세 패턴 전주도금 박리 성공 - 친환경/저비용 금속박막 제조 공정기술 개발 및 차세대 유연회로기판 제조 공정기술로 활용 기대 최근 한국과학기술연구소(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경)복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 이상현 박사팀(노호균, 박미나 연구원)이 그래핀과 전기화학적 도금방법(전주도금)을 사용하여 이동이 쉬운(프리스탠딩) 금속 박막 제조 공정기술을 개발하였다고 밝혔다. 최근 각광받고 있는 탄소기반 신소재인 그래핀은 원자 한 층 두께인 약 2.3 옴스트롱의 두께와 높은 전기 전도도를 가지고 있다. 또한 화학적으로 매우 안정하여 원자간 결합이 이루어지지 않아 접착력이 매우 낮으며, 인체와 환경에 무해하기 때문에 전주도금 박리제로써 최적의 조건을 만족하고 있다. 이러한 그래핀을 몰드의 표면에 코팅한 후 그 그래핀 상에 전주도금을 진행하고 박리함으로써 친환경적이고, 저비용으로 미세패턴 금속박막 제조에 성공하였다. 전주도금은 전기도금을 이용하여 원하는 형상의 소재를 정확하게 복제하는 기술로서 조형물을 원형으로부터 벗겨내기 위해서는 원형 표면에 낮은 접착력과 얇은 두께, 높은 전기전도도를 가진 박리제가 필수적으로 코팅되어야 한다. 하지만 기존의 박리제는 높은 접착력과 30마이크로미터 이상의 두께 때문에 미세 패턴의 제작이 어렵고, 1회 사용 시 다시 코팅하여야 하며, 매우 유독하여 작업자의 건강과 환경에 심각한 문제를 야기하는 등의 단점을 가지고 있었다. <그림자료> <그림1> 새로운 공정기술로 만들어낸 그래핀이 코팅된 몰드는 박리 후에도 그래핀이 몰드에 완벽하게 남아있어 반 영구적인 사용이 가능하며, 수 마이크로 크기의 패턴도 완벽하게 구현해냈다. 또한 연구진은 본 기술을 활용하여 LED용 유연회로기판을 만들어 정상 작동하는 것을 확인하였고, 이를 통하여 유연한 특성을 가진 전자소자 부품으로 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 본 연구결과는 나노분야 권위 있는 국제학술지인 “Nanoscale”(IF : 7.76)에 6월23일(목) 온라인 게재되었으며, 7월호(7월 7일자) 표지논문(Back Cover Article)으로 게재된다. KIST 양자응용복합소재센터의 이상현 박사는 “부가가치가 높은 매우 얇은 금속판 또는 미세한 패턴을 가진 금속을 만들기 위해서는 고비용이 소요되는데, 이번 성과를 활용하여 공정시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이며 “전지용 전극소재 뿐만 아니라 미래의 전자소자용 부품 제조를 위한 원천기술로 다양한 분야에 접목이 가능할 것”이라고 말했다. <그림 2> KIST 이상현 박사팀은 기존의 전주도금 박리제로 사용되어진 이산화 셀레늄이나 중크롬산 계열 등의 매우 유독한 물질 대신 그래핀을 이용하여 전주도금 제품의 박리를 성공하였다. 그래핀은 화학적으로 매우 안정하여 도금제품과의 화학적 결합이 되지 않기 때문에 매우 낮은 접착력을 보여주고, 그로 인하여 약한 기계적 힘을 이용하여 박리가 가능한 것을 그림 1을 통해 알 수 있다. <그림 3> 박리 후 그래핀이 몰드에 남아있는지, 제품의 표면으로 이동했는지를 확인한 결과이다. 전주도금 제품을 박리한 후에도 그래핀은 몰드에 완벽하게 남아있는 것을 Raman mapping을 이용하여 확인하였고, 몰드와 그래핀 간의 접착력과 그래핀과 전주도금 제품과의 접착력 측정을 통해, 그래핀과 전주도금 막의 상대적으로 약한 접착력을 통해 원활한 금속박막 제조가 가능함을 보여주고 있다. 미세 패턴을 가진 금속박막의 경우, 견딜 수 있는 스트레스가 매우 작기 때문에 만약 접착력이 높다면 박리시 미세 패턴이 찢어지는 등의 손상이 발생하게 된다. 이처럼 매우 낮은 접착력은 미세패턴 박리시 매우 중요한 조건 중에 하나이고, 그래핀은 이러한 조건을 매우 완벽하게 충족한다. <그림4> 해당 그림은 그래핀을 이용하여 박리한 금속회로를 함유한 유연기판에 LED를 마운팅하여 구동하였다. 평평한 경우에는 물론이거니와 곡률반경 0.45cm까지 밴딩을 진행하여도 아무 이상 없이 발광하는 것을 확인할 수 있다. 또한 신뢰도를 확인하기 위하여 밴딩테스트를 15,000회까지 진행하여도 저항의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다.

KIST, 세계 최초로 그래핀 활용한 미세패턴 금속박막 제조공정 기술 개발 - 그래핀을 박리층으로 이용하여 손상 없는 미세 패턴 전주도금 박리 성공 - 친환경/저비용 금속박막 제조 공정기술 개발 및 차세대 유연회로기판 제조 공정기술로 활용 기대 최근 한국과학기술연구소(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경)복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 이상현 박사팀(노호균, 박미나 연구원)이 그래핀과 전기화학적 도금방법(전주도금)을 사용하여 이동이 쉬운(프리스탠딩) 금속 박막 제조 공정기술을 개발하였다고 밝혔다. 최근 각광받고 있는 탄소기반 신소재인 그래핀은 원자 한 층 두께인 약 2.3 옴스트롱의 두께와 높은 전기 전도도를 가지고 있다. 또한 화학적으로 매우 안정하여 원자간 결합이 이루어지지 않아 접착력이 매우 낮으며, 인체와 환경에 무해하기 때문에 전주도금 박리제로써 최적의 조건을 만족하고 있다. 이러한 그래핀을 몰드의 표면에 코팅한 후 그 그래핀 상에 전주도금을 진행하고 박리함으로써 친환경적이고, 저비용으로 미세패턴 금속박막 제조에 성공하였다. 전주도금은 전기도금을 이용하여 원하는 형상의 소재를 정확하게 복제하는 기술로서 조형물을 원형으로부터 벗겨내기 위해서는 원형 표면에 낮은 접착력과 얇은 두께, 높은 전기전도도를 가진 박리제가 필수적으로 코팅되어야 한다. 하지만 기존의 박리제는 높은 접착력과 30마이크로미터 이상의 두께 때문에 미세 패턴의 제작이 어렵고, 1회 사용 시 다시 코팅하여야 하며, 매우 유독하여 작업자의 건강과 환경에 심각한 문제를 야기하는 등의 단점을 가지고 있었다. <그림자료> <그림1> 새로운 공정기술로 만들어낸 그래핀이 코팅된 몰드는 박리 후에도 그래핀이 몰드에 완벽하게 남아있어 반 영구적인 사용이 가능하며, 수 마이크로 크기의 패턴도 완벽하게 구현해냈다. 또한 연구진은 본 기술을 활용하여 LED용 유연회로기판을 만들어 정상 작동하는 것을 확인하였고, 이를 통하여 유연한 특성을 가진 전자소자 부품으로 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 본 연구결과는 나노분야 권위 있는 국제학술지인 “Nanoscale”(IF : 7.76)에 6월23일(목) 온라인 게재되었으며, 7월호(7월 7일자) 표지논문(Back Cover Article)으로 게재된다. KIST 양자응용복합소재센터의 이상현 박사는 “부가가치가 높은 매우 얇은 금속판 또는 미세한 패턴을 가진 금속을 만들기 위해서는 고비용이 소요되는데, 이번 성과를 활용하여 공정시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이며 “전지용 전극소재 뿐만 아니라 미래의 전자소자용 부품 제조를 위한 원천기술로 다양한 분야에 접목이 가능할 것”이라고 말했다. <그림 2> KIST 이상현 박사팀은 기존의 전주도금 박리제로 사용되어진 이산화 셀레늄이나 중크롬산 계열 등의 매우 유독한 물질 대신 그래핀을 이용하여 전주도금 제품의 박리를 성공하였다. 그래핀은 화학적으로 매우 안정하여 도금제품과의 화학적 결합이 되지 않기 때문에 매우 낮은 접착력을 보여주고, 그로 인하여 약한 기계적 힘을 이용하여 박리가 가능한 것을 그림 1을 통해 알 수 있다. <그림 3> 박리 후 그래핀이 몰드에 남아있는지, 제품의 표면으로 이동했는지를 확인한 결과이다. 전주도금 제품을 박리한 후에도 그래핀은 몰드에 완벽하게 남아있는 것을 Raman mapping을 이용하여 확인하였고, 몰드와 그래핀 간의 접착력과 그래핀과 전주도금 제품과의 접착력 측정을 통해, 그래핀과 전주도금 막의 상대적으로 약한 접착력을 통해 원활한 금속박막 제조가 가능함을 보여주고 있다. 미세 패턴을 가진 금속박막의 경우, 견딜 수 있는 스트레스가 매우 작기 때문에 만약 접착력이 높다면 박리시 미세 패턴이 찢어지는 등의 손상이 발생하게 된다. 이처럼 매우 낮은 접착력은 미세패턴 박리시 매우 중요한 조건 중에 하나이고, 그래핀은 이러한 조건을 매우 완벽하게 충족한다. <그림4> 해당 그림은 그래핀을 이용하여 박리한 금속회로를 함유한 유연기판에 LED를 마운팅하여 구동하였다. 평평한 경우에는 물론이거니와 곡률반경 0.45cm까지 밴딩을 진행하여도 아무 이상 없이 발광하는 것을 확인할 수 있다. 또한 신뢰도를 확인하기 위하여 밴딩테스트를 15,000회까지 진행하여도 저항의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다.

KIST, 세계 최초로 그래핀 활용한 미세패턴 금속박막 제조공정 기술 개발 - 그래핀을 박리층으로 이용하여 손상 없는 미세 패턴 전주도금 박리 성공 - 친환경/저비용 금속박막 제조 공정기술 개발 및 차세대 유연회로기판 제조 공정기술로 활용 기대 최근 한국과학기술연구소(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경)복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 이상현 박사팀(노호균, 박미나 연구원)이 그래핀과 전기화학적 도금방법(전주도금)을 사용하여 이동이 쉬운(프리스탠딩) 금속 박막 제조 공정기술을 개발하였다고 밝혔다. 최근 각광받고 있는 탄소기반 신소재인 그래핀은 원자 한 층 두께인 약 2.3 옴스트롱의 두께와 높은 전기 전도도를 가지고 있다. 또한 화학적으로 매우 안정하여 원자간 결합이 이루어지지 않아 접착력이 매우 낮으며, 인체와 환경에 무해하기 때문에 전주도금 박리제로써 최적의 조건을 만족하고 있다. 이러한 그래핀을 몰드의 표면에 코팅한 후 그 그래핀 상에 전주도금을 진행하고 박리함으로써 친환경적이고, 저비용으로 미세패턴 금속박막 제조에 성공하였다. 전주도금은 전기도금을 이용하여 원하는 형상의 소재를 정확하게 복제하는 기술로서 조형물을 원형으로부터 벗겨내기 위해서는 원형 표면에 낮은 접착력과 얇은 두께, 높은 전기전도도를 가진 박리제가 필수적으로 코팅되어야 한다. 하지만 기존의 박리제는 높은 접착력과 30마이크로미터 이상의 두께 때문에 미세 패턴의 제작이 어렵고, 1회 사용 시 다시 코팅하여야 하며, 매우 유독하여 작업자의 건강과 환경에 심각한 문제를 야기하는 등의 단점을 가지고 있었다. <그림자료> <그림1> 새로운 공정기술로 만들어낸 그래핀이 코팅된 몰드는 박리 후에도 그래핀이 몰드에 완벽하게 남아있어 반 영구적인 사용이 가능하며, 수 마이크로 크기의 패턴도 완벽하게 구현해냈다. 또한 연구진은 본 기술을 활용하여 LED용 유연회로기판을 만들어 정상 작동하는 것을 확인하였고, 이를 통하여 유연한 특성을 가진 전자소자 부품으로 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 본 연구결과는 나노분야 권위 있는 국제학술지인 “Nanoscale”(IF : 7.76)에 6월23일(목) 온라인 게재되었으며, 7월호(7월 7일자) 표지논문(Back Cover Article)으로 게재된다. KIST 양자응용복합소재센터의 이상현 박사는 “부가가치가 높은 매우 얇은 금속판 또는 미세한 패턴을 가진 금속을 만들기 위해서는 고비용이 소요되는데, 이번 성과를 활용하여 공정시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이며 “전지용 전극소재 뿐만 아니라 미래의 전자소자용 부품 제조를 위한 원천기술로 다양한 분야에 접목이 가능할 것”이라고 말했다. <그림 2> KIST 이상현 박사팀은 기존의 전주도금 박리제로 사용되어진 이산화 셀레늄이나 중크롬산 계열 등의 매우 유독한 물질 대신 그래핀을 이용하여 전주도금 제품의 박리를 성공하였다. 그래핀은 화학적으로 매우 안정하여 도금제품과의 화학적 결합이 되지 않기 때문에 매우 낮은 접착력을 보여주고, 그로 인하여 약한 기계적 힘을 이용하여 박리가 가능한 것을 그림 1을 통해 알 수 있다. <그림 3> 박리 후 그래핀이 몰드에 남아있는지, 제품의 표면으로 이동했는지를 확인한 결과이다. 전주도금 제품을 박리한 후에도 그래핀은 몰드에 완벽하게 남아있는 것을 Raman mapping을 이용하여 확인하였고, 몰드와 그래핀 간의 접착력과 그래핀과 전주도금 제품과의 접착력 측정을 통해, 그래핀과 전주도금 막의 상대적으로 약한 접착력을 통해 원활한 금속박막 제조가 가능함을 보여주고 있다. 미세 패턴을 가진 금속박막의 경우, 견딜 수 있는 스트레스가 매우 작기 때문에 만약 접착력이 높다면 박리시 미세 패턴이 찢어지는 등의 손상이 발생하게 된다. 이처럼 매우 낮은 접착력은 미세패턴 박리시 매우 중요한 조건 중에 하나이고, 그래핀은 이러한 조건을 매우 완벽하게 충족한다. <그림4> 해당 그림은 그래핀을 이용하여 박리한 금속회로를 함유한 유연기판에 LED를 마운팅하여 구동하였다. 평평한 경우에는 물론이거니와 곡률반경 0.45cm까지 밴딩을 진행하여도 아무 이상 없이 발광하는 것을 확인할 수 있다. 또한 신뢰도를 확인하기 위하여 밴딩테스트를 15,000회까지 진행하여도 저항의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다.