KIST, 태양전지·센서 소재 '나노와이어' 정렬 기술 개발

KIST, 태양전지·센서 소재 '나노와이어' 정렬 기술 개발
UNIST·이화여대팀과 공동 연구…"상용화에 한걸음 접근"

(서울=연합뉴스) 신선미 기자 = 국내 연구진이 초소형 회로와 태양전지, 가스·바이오 센서 제작 등에 활용되는 나노와이어를 정확하게 배치하고 정렬할 수 있는 기술을 개발했다. 나노와이어는 우수한 물리적·전기적 특성을 가지고 있음에도 이를 정확하게 배치·정렬하는 기술에 한계가 있어 상용화에는 이르지 못하고 있다.
한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단 최원준 책임연구원팀은 울산과학기술원(UNIST), 이화여대 연구진과 함께 이산화바나듐(VO₂) 나노와이어를 정확하게 배치하는 정렬 공정을 개발했다고 30일 밝혔다.
나노와이어는 단면 지름이 수nm(1nm=10억분의 1m) 수준인 선 구조의 물질로 다양한 곳에 활용될 수 있을 것으로 기대를 모으는 소재다. 그러나 아직 균일한 밀도로 제작하고 원하는 곳에 배치하는 기술이 부족해 이 소재는 아직 상용화되지 못했다.

공동 연구진은 이번에 나노와이어를 ㎜ 길이로 정확하게 정렬할 수 있는 방법을 찾아냈다. V자 모양의 틈이 연속 배열된 실리콘 산화물 표면 위에 오산화바나듐 박막을 올리고 700℃ 이상으로 가열하면 액체 입자 형태의 오산화바나듐이 실리콘 틈 사이에 모이게 된다. 이때 온도를 낮추면 가지런히 배열된 이산화바나듐 나노와이어를 얻을 수 있다.

이산화바나듐은 상온에서는 반도체지만 67℃ 이상이 되면 전기적인 저항이 급격히 감소해 마치 금속처럼 된다. 연구진은 이 특성을 이용해 이산화바나듐 나노와이어를 고분자(PDMS)로 옮겨 수 mm 크기의 변형센서도 제작했다. 이 센서로는 잡아당김과 굽힘, 뒤틀림 등 물리적인 변화를 감지할 수 있다.
최원준 책임연구원은 "이 연구에서 지금까지 알기 어려웠던 산화바나듐 단결정 생성에 대한 이해를 높였다"며 "이 연구 성과는 다양한 종류의 단결정 산화바나듐 나노와이어를 이용한 웨어러블 복합센서 제작에 중요한 계기가 될 것"이라고 말했다.
이 연구 결과는 국제학술지 '나노레터스'(Nano Letters·6월 7일자)에 실렸다.
sun@yna.co.kr
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