“액정 수리비 이제 없습니다”...변색도 긁히지도 않는 ‘보호필름’ 온다

GIST 강홍규 연구팀, ‘계면 공학’ 보호 소재 개발
표면은 단단하고 내부 충격엔 유연하게 반응

[생성형 AI]

스마트폰을 쓰다 보면 화면에 자잘한 흠집이 생기거나 떨어뜨려 액정이 깨지는 아찔한 순간을 흔히 겪는다. 최근 차세대 에너지원으로 주목받는 건물 외벽용 유기 태양전지나 마음대로 휘어지는 유연 디스플레이 역시 이런 외부 충격과 마찰에 약하다는 점이 상용화의 큰 걸림돌이었다. 그런데 국내 연구진이 두 물질이 맞닿는 경계면을 미세하게 조절해, 긁힘에는 강하면서도 충격에는 유연하게 버티는 새로운 보호 필름을 만들어냈다.

광주과학기술원(GIST)은 강홍규 차세대에너지연구소 부소장 연구팀이 단단하면서도 잘 깨지지 않는 보호 필름 제조 기술을 개발했다고 밝혔다. 스마트폰의 강화 필름처럼 기기를 보호하는 ‘커버 윈도우’로 널리 쓰이는 기존 폴리카보네이트 소재는 표면이 부드러워 흠집이 잘 나고, 오랜 시간 자외선이나 수분에 노출되면 미세한 금이 가 성능이 떨어지는 치명적인 단점이 있었다.

연구팀은 소재 자체를 바꾸는 대신, 서로 다른 재료가 만나는 경계면을 정밀하게 설계하고 제어하는 ‘계면 공학’을 활용했다. 그물처럼 얽힌 구조로 충격을 잘 분산시키고 표면을 튼튼하게 만드는 실록산과 접착력이 뛰어난 에폭시를 결합해 특수한 중간 접착층을 만든 것이다.

폴리카보네이트 기반 커버윈도우의 프라이머 및 하드코팅 공정과 계면 구조 변화 모식도[GIST]

결과는 기대 이상이었다. 매우 단단한 연필심 수준인 7H 강도로 강하게 마찰해도 흠집이 거의 나지 않았다. 또한 작은 물체가 빠르게 떨어지는 충격(약 40J)을 가해도 부서지지 않고 원래의 튼튼한 구조를 유지했다. 수없이 반복해서 구부려도 성능이 떨어지지 않고 유연성이 그대로 유지돼, 커다란 태양전지 패널이나 둥근 곡면 디스플레이에도 얼마든지 적용할 수 있음을 증명했다.

강홍규 부소장은 “이번 연구는 표면 경도와 충격 저항성 간의 상충 관계를 계면 공학적으로 해결해 두 특성을 동시에 확보한 범용 보호 소재 기술”이라며 “디스플레이, 태양전지, 모빌리티 등 다양한 산업 분야와 대면적 공정에 적용 가능한 플랫폼 기술로 확장될 수 있다”고 밝혔다.

이번 기술은 한국발명진흥회의 특허분석평가시스템(SMART5)에서 우수한 기술력을 뜻하는 AA 등급을 획득했다. 연구 결과는 재료 및 코팅 분야 국제학술지인 ‘프로그레스 인 오가닉 코팅스(Progress in Organic Coatings)’ 6월 호에 실릴 예정이다.