빛 100% 차단 고분자 필름 개발

ETRI가 개발한 고분자 필름을 잡아당겨 빛을 100% 차단할 수 있는 '고분자 투명 필름' 모습. ETRI 제공

ETRI는 고분자 필름을 잡아 당길 때 생기는 고분자 사이의 공간에 따른 빛의 굴절률 변화를 이용해 광 투과도 조절이 가능한 '고분자 투명필름'을 개발했다. ETRI 제공

국내 연구진이 투명한 비닐과 같은 필름을 잡아 당겨 빛을 100% 차단할 수 있는 신소재를 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 빛에 반응하는 고분자 물질와 용매를 이용해 빛 투과도를 자유롭게 조절할 수 있는 '고분자 투명 필름'을 개발했다고 11일 밝혔다.

기존 스마트 창에는 유리나 투명한 필름에 빛 투과도를 조절하는 물질을 사용한다. 디스플레이도 빛의 양을 조절하기 위해 필름이나 광량 조절층에 액정, 기능성 나노입자 등을 쓰고 있다. 연구팀은 빛의 양을 조절하는 물질이나 입자 등을 넣지 않고, 팽창과 수축이 가능하면서 빛 투과율을 최대 100%까지 차단할 수 있는 필름을 개발했다. 이 고분자 투명필름은 고분자 용액에 포함된 고분자와 용매를 빛으로 화학적으로 결합시켜 굳게 하는 방식으로 만들었다.

이를 위해 연구팀은 고분자를 나노입자 크기로 만들어 자연 분산시키는 최적의 함량비율을 찾아 인위적으로 빛의 양을 조절하지 않고도 빛을 차단할 수 있는 고분자 용액을 제조했다. 고분자 필름을 잡아당길 때 생기는 고분자 사이의 공간(기공)에 따른 빛의 굴절률 변화를 이용해 잡아당기면 통과하는 빛의 양이 줄어들면서 투명필름이 불투명하게 만든 것이다.

전기를 사용하지 않고 기계적인 자금만으로 광도 조절이 가능하고, 국내 고분자 필름 제조업체의 일반 제조 공정을 사용해 고분자 투명 필름을 제작할 수 있다. 아울러, 대면적도 쉬워 상용화에 유리하다.

실제, 가로, 세로 5㎝ 크기의 필름을 가시광선 파장별로 길이를 15∼30%만 늘려도 빛의 100% 차단할 수 있고, 손가락에 필름을 부착해 구부리면 동작을 감지했다. 연구팀은 KAIST와 동작센서에 적용하기 위한 실증을 진행하고 있으며, 고분자 필름 소재와 디스플레이 업체 등에 관련 기술을 이전할 계획이다.신형철 ETRI 휴먼증강연구실장은 "고분자 투명 필름은 제조가 쉽고, 잡아당기는 정도에 따라 쉽게 제어가 가능하다"며 "앞으로 웨어러블 기기나 플렉시블 디스플레이, 스마트 창 등에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구결과는 영국왕립화학회(RSC)가 발행하는 학술지(지난달) '표지논문'으로 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr