특히 이 기술은 원천기술 대부분을 갖고 있는 일본의 고분자 소재보다 굴절률과 투명도가 대폭 개선돼 국산화 기대감도 한층 더 높아지고 있다.
14일 KAIST에 따르면 생명화학공학과 임성갑 교수 연구팀이 서울대 차국헌 교수(화학생물공학부), 경희대 임지우 교수(화학과) 연구팀과 공동 연구를 통해 이 기술을 개발했다.
굴절률이란 진공상태에서의 빛의 속도와 어떤 물질에서의 빛의 속도의 비율로, 빛이 그 물질을 통과할 때 꺾이는 정도를 나타내는 척도다.
최근 모바일 기기 등 다양한 광학 부품의 소형화 추세와 함께 더욱 얇은 두께에서 많은 빛의 굴절을 유도하는 고굴절률 투명 소재의 수요가 급격히 늘어나고 있다.
그러나, 현재까지 개발된 고분자 소재 가운데 굴절률이 1.75를 넘는 재료는 극히 드문데다 비싼 원료와 복잡한 합성 과정이 필요하다.
무엇보다도 소재 관련 원천기술의 대부분은 일본이 보유하고 있다는 데 문제가 있다.
KAIST-서울대-경희대 공동 연구팀은 바로 이 같은 문제점 극복을 위해 단 한 차례의 화학 반응만으로 1.9 이상의 굴절률을 가지면서도 투명도가 우수한 새로운 형태의 고분자 박막 제조 기술을 개발하는 데 성공했다.
공동 연구팀은 원소 상태의 황이 쉽게 승화한다는 점을 이용, 기화된 황을 다양한 물질과 중합하는 방법을 적용해 고굴절 고분자를 제조했다.
이 방법으로 지나치게 긴 황-황 사슬의 형성을 억제하는 한편 높은 황 함량에서도 우수한 열 안정성과 동시에 가시광선 전 영역에서 투명한 비결정성 고분자를 만드는 연구성과를 냈다.
연구팀은 Δ실리콘 웨이퍼 Δ유리 기판 Δ미세 요철 구조가 있는 다양한 표면 등에도 표면 형상 그대로 고굴절 박막을 코팅할 수 있는 것은 물론 1.9 이상의 굴절률을 갖는 고분자를 구현하는데 마침내 성공했다
특히 이 기술을 통해 고 굴절 플라스틱 소재 원천기술의 국산화 가능성도 한층 더 높아지고 있다.
또 Δ디스플레이의 밝기 향상을 위한 표면 코팅 재료 Δ디지털카메라 센서용 마이크로 렌즈 어레이 등 얇은 두께와 높은 굴절률, 우수한 가공성 등이 요구되는 최신 IT 기기 분야에 널리 적용될 수 있을 것으로 전망된다.
이번 공동 연구에 참여한 경희대학교 임지우 교수는 "기체 상태의 황을 고분자 제조에 이용한다는 발상의 전환이 초 고굴절, 고 투명성 고분자 박막 제조기술의 원천이 됐다?면서 "향후 고굴절 소재뿐만 아니라 평면 렌즈, 메타 렌즈 등으로 대표되는 차세대 초경량 광학 소재를 구현하는데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다?고 말했다.
한편, KAIST 생명화학공학과 김도흥 박사와 장원태 박사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제적인 학술지 `사이언스 어드밴스(Science Advances)'지 이달 8일자 온라인판에 게재됐다.
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