국내 연구진이 디스플레이 유리 기판의 공기방울을 없애는 과정인 `청징과정`에 사용하는 산화물의 성능이 제각기 다른 이유를 밝혀냈다. 김기동 군산대 신소재공학과 교수가 청징과정에 쓰는 산화물인 비소산화물(As2O5)과 주석산화물(SnO2)의 성능 차이가 온도별 산소 환원 정도에 따라 결정된다는 것을 확인했다. 연구결과는 미국세라믹학회지 온라인판에 실렸다.
기판유리는 유기발광다이오드(OLED) 등 다양한 모듈의 핵심소재로 한국, 일본, 대만에서만 생산되며 국내 시장 규모만 10조원에 이른다. 양질의 기판유리를 얻으려면 산화물을 이용해 고온에서 기포의 크기를 키우고 표면으로 띄워 없애는 1차 청징과 기포 속 산소를 없애 크기를 줄여 제거하는 2차 청징 등 두 단계를 거친다.
김 교수는 물질이 발생시키는 가스를 측정하는 가스 크로마토그래프를 이용해 주석산화물은 고온의 1차 청징에 유리하고 비소산화물은 저온 2차 청징에서 탁월한 성능을 보인다는 것을 확인했다.
밀봉한 튜브에 유리원료 혼합물을 담고 가열해 산소방출 정도를 측정했으며 전기화학적 분석방법과 유동성 정도를 확인해 산화물의 기포 제거 능력을 비교했다. 측정 결과 주석산화물은 고온에서 방출되는 산소의 양이 우세하지만 2차 청징이 시작되는 온도가 낮아서 최종 잔류 기포의 크기가 비소산화물을 쓸 때보다 컸다. 반면에 비소산화물은 높은 온도에서 2차 청징이 시작돼 기포 소멸 효과가 컸다. 김 교수는 “이번 연구로 주석산화물이 비소산화물보다 기포제거 능력이 낮은 이유를 확실히 밝혔다”고 설명했다.
홍기범기자 kbhong@etnews.com