접착제 없는 혁신 차세대 디스플레이용 초강력 결합 기술 개발
접착제 없는 혁신 차세대 디스플레이용 초강력 결합 기술 개발
접착제 없는 혁신 차세대 디스플레이용 초강력 결합 기술 개발
포스텍 기계공학과의 김석 교수 연구팀이 혁신적인 접착 기술을 선보여 주목받고 있습니다.
이번 연구는 포스텍 김기훈 교수, 가천대 김남중 교수, 전북대 이한얼 교수, 그리고 코네티컷대 손창희 박사후연구원과의 협업으로 이루어졌습니다.
이들은 머리카락 두께보다 작은 전자부품에서 일상적인 물건까지 간편하게 붙였다 떼어낼 수 있는 새로운 방식의 접착 기술을 개발한 것입니다.
차세대 디스플레이 기술로 각광받는 마이크로 발광다이오드(LED)는 기존 디스플레이보다
더 밝고 내구성이 뛰어나며, 유연하거나 투명한 화면까지 구현할 수 있어 뜨거운 관심을 받고 있습니다.
하지만 머리카락 굵기보다 훨씬 작은 LED 칩들을 정확히 배치하거나 필요할 때 간단히 떼어내는 작업은 기술적 난제가 되어 왔습니다.
기존에는 액체 접착제나 특수 필름을 사용했지만, 복잡한 작업 공정과 잔여물 문제, 그리고 낮은 정밀도가 큰 단점으로 지적되어 왔죠.
더불어 과학자들이 오랫동안 씨름해온 ‘접착 역설(Adhesion Paradox)’이라는 도전 과제도 있었습니다.
이론적으로는 원자 단위에서 물체끼리 강하게 붙어야 하지만, 실제 접촉 면적이 울퉁불퉁한 표면 때문에 줄어들어 접착력이 약해지는 문제였습니다.
이를 극복하기 위해 필요한 것은 ‘역설’을 넘어서는 새로운 접근법이었습니다.
이번에 연구진은 바로 이 ‘접착 역설’을 창의적으로 활용하여 놀라운 기법을 개발했습니다.
그 핵심은 바로 형상기억분자(SMP) 소재와 나노미터(㎚) 크기의 뾰족한 돌기에 있습니다.
이 기술은 평소에는 거칠어서 접착력이 약하지만, 열과 압력을 가하고 식히면 표면이 매끄럽게 변해 강력한 접착력을 발휘합니다.
반대로 다시 열을 가하면 표면이 원래 상태로 돌아가면서 접착력이 약해져 쉽게 분리할 수 있습니다.
이 새로운 건식 접착 기술은 ‘꾹’ 하고 붙이고 ‘톡’ 하고 떨어지는 간편함을 제공합니다.
특히 이 기술은 붙일 때 약 15기압의 강한 힘을 발휘하며, 떼어낼 때는 별도의 힘 없이 자연스럽게 떨어지는 특징을 가지고 있습니다.
접착력 차이가 무려 1000배 이상으로 기존 방식보다 훨씬 뛰어납니다.
연구팀은 이를 통해 로봇을 이용해 마이크로 LED 칩을 디스플레이 기판에 정확히 부착하고 깔끔하게 떼어내는 데 성공했으며
종이나 천과 같은 다양한 재료에도 안정적으로 적용할 수 있다는 것을 입증했습니다.
김석 교수는 “이 기술은 접착제를 사용하지 않고도 정밀한 소자 처리가 가능해 디스플레이와 반도체 산업에 획기적인 기여를 할 수 있을 것”이라며
“사실상 모든 산업 분야의 접착 공정에 활용할 수 있는 잠재력을 가지고 있으며
스마트 제조 기술과 결합된다면 산업 전반에 큰 변화를 가져올 수 있을 것”이라고 전망했습니다.
이번 연구는 전자산업뿐만 아니라 다양한 분야에서 응용 가능성이 기대되며, 접착 기술의 새로운 장을 열 것으로 보입니다.
