혼합된 미세액정 조절 기술 개발…디스플레이 등 활용

성균관대 송장근 교수 "10분의 1 전압으로 미세액정 모양·위치 등 조절"

국내 연구진이 두 가지 액정 상(phase)이 혼합된 액체에 들어 있는 마이크로미터(㎛) 크기 미세 액정의 모양과 크기, 배열, 위치등을 전기장을 이용해 조절하는 기술을 개발했다.

성균관대 전자전기공학과 송장근 교수팀은 9일 두 가지 액정 상 혼합액에서 마이크로미터 미세 액정을 자유자재로 조절할 수 있는 정밀한 전기영도 미세유치기술을 처음으로 구현했다고 밝혔다.

한국연구재단 기초연구사업 지원으로 수행된 이 연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications, 8월 5일자) 온라인판에 게재됐다.

마이크로미터 크기의 작은 액체방울을 다루는 미세유체기술은 질병 진단, 디스플레이장치, 가변 초점 렌즈 등 다양한 분야에 응용된다. 액체 내의 작은 고체나 다른 액체 입자에 전기장을 가해 이동시키는 전기영동이나 고체 위의 유체에 전기장을가해 표면장력을 변화시키는 전기습윤이 대표적인 미세유체기술이다.

이런 기술은 미래형 디스플레이 분야에서 많이 연구되고 있으나 구동 전압이 높아 재료나 계면에 손상을 주기 쉬워 상용화되지 못하고 있다.

디스플레이 액정은 온도에 따라 입자가 한 방향으로 정렬된 네마틱(nematic) 상과 무질서한 등방성(isotropic) 상이 있는 액체로 일정 온도 범위에서는 두 가지 상태가 혼합돼 있을 수 있다. 또 두 가지 상태가 혼합된 액체에 전기장을 걸어주면 한가지 상태의 액정을 조절하는 것이 가능하다.

연구진은 이 연구에서 기존 방법의 10분의 1 전압으로 두 가지 액정 상이 혼합된 액체에 들어 있는 마이크로미터 크기의 미세 액정의 모양, 크기, 위치, 배열을조절하는 데 성공했다.

또 이 액정 혼합액으로 폭 4㎛, 길이 약 200㎛의 액정 필라멘트를 제작, 디스플레이 분야와 압력, 휨, 마찰, 진동 등에서 발생하는 역학적, 열적 에너지를 전기에너지로 변환시키는 미세 에너지 수확 기술 등에 활용할 가능성을 확인했다고 연구진은 설명했다.

연구진은 이 혼합액으로 네마틱과 등방성이 복합된 특이 필름을 제작했으며 이는 3D TV 개발에 응용 가능할 것으로 기대된다면서 정밀한 전기영동 미세유치기술을기존의 10분의 1 구동전압으로 작동시키는 데 성공함으로써 미래형 디스플레이 소자상용화에 한 걸음 다가간 것이라고 밝혔다.

송장근 교수는 "이 연구에서 제안한 동일조성 물질의 두 가지 액정상 혼합액을이용한 유전전기영동기술은 기존 방법에서 볼 수 없었던 다양한 미세유체 조절 특성을 보여주는 새로운 시도"라며 "미세유체기술을 디스플레이나 광학소자 등으로 그응용성을 확장하는 데 기여할 것"이라고 말했다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>