[한국기술뉴스]

창원대학교 이창우 교수 연구팀은 코팅층의 크랙을 방지할 수 있는 롤투롤 인쇄방법을 개발했다. 창원대학교 산학협력단을 통해 2019년 7월 26일 특허를 출원(출원번호 제1020190090563호)했다. 특허 명칭은 '코팅층의 크랙을 방지할 수 있는 롤투롤 인쇄방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다. 

[기자]
최근 롤투롤 슬롯-다이 공정을 이용한 유연 태양전지와 같은 유연 박막 전자소자 생산에 관심이 집중되고 있습니다. 롤투롤 슬롯-다이 공정은 필름이 회전하는 롤러를 따라 슬롯-다이를 지나가면서 정밀 가공된 틈새 사이로 일정한 유량의 코팅액을 필름 위에 도포하는 방법입니다. 롤투롤 슬롯-다이 공정은 높은 정밀도를 가지는 기능성 필름의 대량생산이 가능하며 우수한 코팅 균일도로 제품을 생산한다는 장점이 있습니다. 하지만 취성 용액을 사용해 코팅할 경우 소결한 코팅층을 권취하는 과정에서 크랙이 발생하는 문제가 있습니다. 크랙을 해결하기 위해 공정 시 코팅 용액이나 두께 롤 반경에 대해 고려해야 합니다.

창원대학교 연구팀은 반경 응력에 따라 건조 및 소결 과정을 변경해 크랙을 방지할 수 있는 인쇄 방법을 발명했습니다.

최적의 코팅 두께와 롤 반경에 따른 코팅층의 최대 굽힘 응력을 산출하고 코팅용액의 허용 굽힘 응력을 비교합니다. 작업 진행에 따라 롤러의 반경은 점차 두꺼워져 비교 결과가 달라집니다. 허용 굽힘 응력이 크면 소결 후 권취해도 크랙이 발생하지 않아 일반적인 공정과 같이 권취 전 소결 온도에서 건조 및 소결을 진행합니다. 최대 굽힘 응력이 크면 소결 후 권취할 경우 권취 과정에서 크랙이 발생할 수 있어 코팅층을 용매 증발 온도에서 건조하고 권취 후 소결을 진행합니다.

본 방법을 이용할 경우 YSZ와 같은 취성 용액을 사용할 때 발생하는 크랙을 방지해 최적의 재료와 두께로 코팅할 수 있습니다.

그로 인해 안정적인 품질의 제품 생산과 크랙에 의해 발생하는 시간적 경제적 손실을 방지할 수 있습니다.