전자 · 바이오 ‘만능열쇠’ 능동폴리머 원천기술 개발

OLED나 2차 전지 소재, LCD패널 제조에 쓰이는 TAC필름 등 화학소재의 이용 분야가 갈수록 확대되면서 이에 대한 투자와 연구개발에도 가속도가 붙고 있다. 최근 고부가가치로 각광받고 있는 화학소재로 고분자량 화합물을 의미하는 폴리머는 금속을 대체할 수도 있고, 상대적으로 인체에 무해하다는 장점으로 인해 다양한 분야에서 활용되고 있다. 하지만, 폴리머의 활용 범위를 넓히기 위해선 폴리머 자체가 가진 직접 신호 표시, 스위칭 및 전달이 가능한 능동형 특성과 그 특성을 구현하기 위한 패턴닝 기술 개발이 동시에 필요하다.

지난 2007년에 설립된 연세대학교 패턴집적형 능동폴리머 소재센터(김은경 센터장)가 능동형 폴리머의 개념 창출 및 패턴닝 기술개발 등 원천 기술에 나섰다. 즉, 고분자로 패턴을 만들고 그 패턴을 응용해 다양한 분야에서 적용할 수 있는 기술 개발에 돌입한 것이다. 차세대 전자·바이오산업의 필수 소재인 능동형 폴리머는 형광폴리머나 전도성 폴리머와 같이 자신만의 특징을 가진 폴리머를 뜻하는 것으로, 전도성 폴리머의 경우, 단가가 싸고 패턴이 간단해 활용도가 더욱 높다. 선도연구센터에 선정된 후 1, 2단계 원천 연구 성과를 기반으로 지난해 3월부터 응용 연구를 위한 3단계 사업에 착수한 센터는 SCI 논문 385편, 특허등록 28건 등 연구의 우수성을 인정받아 왔다.

대표적 성과로 전자 산업용 패턴 소재 분야에서 테라비트급 블록공중합체 광대역 수직배향 등이 있고, 바이오산업용 패턴 소재에서는 형광 폴리머를 이용한 형광패턴 개발과 더불어 다차원 패턴에서는 금속나노입자가 균일하게 분산된 3D패턴 제작 등이 있다. 그 밖에 최근 공동연구를 통해 전도성 고분자를 정공전달물질로 이용한 고효율(5.4%) 염료감응형 태양전지 개발에 성공했으며, 6.8% 최고 효율의 고체상 염료감응형 태양전지 개발에도 성공했다. 이러한 성과는 김은경 센터장을 중심으로 연세대 김중현, 박철민, KAIST 김상율, 한양대 김낙중 교수 등 15명의 고분자 분야 최고 전문가가 협력한 결과로, 우수한 연구 인력을 조직화한 집단연구의 장점을 살려 시너지를 극대화했기에 가능했다. 여기에 산학협동 촉진 및 국제협력의 창구 역할을 위해 20여개 기업과 컨소시엄도 운영 중에 있다. 김 센터장은 이번 사업을 통해 바이오 소자의 고집적화를 이끌고, 폴리머 소재 기술을 나노 바이오 정보 융합기술에 접목하는 세계적 선도 연구의 기반을 확보해 미래형 연구센터의 모형을 제시할 것이라고 밝혔다.