국내 연구진이 전해질 없이 작동하는 전기변색소자를 개발했다. 스마트윈도우나 디스플레이 등에 쓰이는 전기변색소자 구조를 단순화해 활용도가 높아질 것으로 기대된다.
성균관대 화학과 이효영 교수팀은 비올로겐에 그래핀 양자점을 접목, 전해질 없이도 안정적인 전기변색성을 띠는 복합재료를 개발했다고 10일 밝혔다.
전기변색소자는 외부 전기적 신호에 의해 색깔이 변하는 전기변색 물질을 이용한 소자다. 건축용 창유리, 자동차 룸미러의 광투과도나 반사도를 조절하는 용도로 이용되며 최근 적외선 차단효과가 알려져 응용 가능성이 주목받고 있다.
전기변색물질의 안정성을 높이기 위해 화학 작용기를 첨가하거나 구조변화 등 다양한 시도가 이뤄지고 있다. 널리 쓰이는 비올로겐은 끝부분을 화학적으로 변형시키거나 다른 변색물질을 전극에 추가하는 방식으로 안정성을 향상시켰으나 소자 제작 시 전해질이 반드시 필요한 것이 단점이었다.
연구팀은 비올로겐에 그래핀 양자점을 접목하는 방식으로 단점을 해결했다. 전자전달을 매개하는 전해질 역할을 양자점이 대신해 전기변색소자 구조를 단순화할 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 그래핀 양자점이 비올로겐의 전기화학적 안정성을 도와 전체적으로 복합재료 안정성이 높아졌다고 설명했다. 실제 개발한 복합재료를 적용한 전기변색소자는 80℃ 이상의 고온이나 휘어진 상태에서도 안정적인 것으로 나타났다. 앞으로 휘어지면서도 성능이 저하되지 않도록 전기변색소자 전극표면에 변색물질을 안정되게 고정하는 기술을 후속 개발할 계획이다.
이효영 교수는 “정전기적 힘으로 강하게 결합된 그래핀 양자점과 비올로겐 복합재료를 전극에 고정화하면 전해질이 필요 없어져 휘어지는 전기변색소자 발전에 기여할 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업, 한국전자통신연구원 지원 등으로 수행됐고, 연구결과는 재료분야 국제학술지 ‘어드밴스트 머티리얼스(Advanced Materials)’ 2일자 온라인판에 게재됐다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
