아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 고효율의 유연한 광촉매 필름 제조기술을 개발했다.

한국연구재단은 박인규 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 교수, 엄현진 연구원 및 한국기계연구원 정준호 박사 연구팀이 딱딱해 부러지기 쉬운 광촉매 필름을 유연하게 만들 수 있는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

연구 결과는 초발수 기능 혹은 광촉매 기능을 갖는 소재의 자가세정 필름이나 유연한 디스플레이 소자 등 다양한 분야에 활기를 불어넣을 것으로 기대된다.

이번 연구는 교육부와 한국연구재단이 추진하는 일반연구자지원사업과 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 글로벌프론티어사업 등의 지원으로 수행됐고 연구결과는 국제학술지 나노스케일지 7일자 표지논문으로 게재됐다.

외부환경으로부터 빛과 오염물질을 스스로 차단하거나 조절는 스마트 윈도우에 응용하려면 광촉매를 유연한 겔 형태로 만드는 것이 관건으로 이에 널리 쓰이는 타이타니아(TiO2)는 가시광선에서 효율이 낮고 겔 형태일 때 효율이 떨어지는 것이 단점이었다.

연구팀은 은 나노선 배열 구조체를 겔 타이타니아로 감싸 가시광선에서도 광촉매 효율이 높고 유연한 투명필름을 만들었다.

이 필름은 기존 겔 타이타니아 필름 대비 자외선과 가시광선에서 광촉매 효율이 최소 3배 이상 높은 것으로 나타났고 질서정연한 은 나노선 배열로 광촉매 효율을 높일 수 있어 스마트 윈도우용 자가세정 필름 개발 등에 기여할 것으로 기대된다.

전기전도도가 좋은 은 나노선 구조체는 제조가 쉽고 빛을 받으면 표면의 전자가 공명하면서 전자기장 증폭이 일어난다.

연구팀은 은 나노선 표면에서의 전자공명에 더해 배열된 은 나노선 상호간의 전자공명까지 유도하고 전자기장 증폭을 극대화해 겔 타이타니아 필름에 더 많은 전자가 전달되도록 하는 한편 불투명하고 유연하지 못하다는 한계를 극복했다.

고분자소재를 도장처럼 찍어서 열 혹은 자외선을 쬐어 패터닝하는 나노임프린트 기술로 마치 도장을 찍듯 나노선 기판을 만든 후 열증착으로 은 필름을 올리기 때문에 대면적 제작이 가능하다는 것도 장점이다.

박인규 교수는 “높은 전자기장 증폭효과를 갖는 은 나노선 어레이 구조체와 유연한 겔 타이타니아 필름을 이용해 고효율의 유연한 자가세정 필름을 개발했다”며 “차세대 스마트 윈도우 및 디스플레이 기술 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.