[한국기술뉴스] UNIST 신소재공학과 조욱 교수 연구팀은 압전체와 투과도의 특성을 동시에 확보하는 터치형 디스플레이를 개발했다. 개발된 기술은 UNIST 산학협력단을 통해 특허를 출원(출원번호 제1020210076927호)했다. 특허 명칭은 '우수한 투과 특성과 압전 특성을 가지는 투명성 압전체, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 터치형 디스플레이 장치 및 진동-전기 변환 장치’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

압력이나 전기장을 가하여 만들어지는 압전에너지는 여러 방법 중 바람으로 발생하는 진동만으로도 전기를 만들 수 있어 차세대 친환경 에너지로 주목받고 있습니다.

압전체는 응력이 가해지면 전기 신호가 생기고, 전기장이 인가되면 변형이 일어나는 특징이 있습니다. 이에 센서 및 햅틱 등 산업 전반에 두루 이용되고 있으며 특히 디스플레이의 터치 패드와 같은 햅틱 기능을 가지는 전자 장치에 적용이 용이합니다. 따라서 높은 투과 특성을 가지는 고성능 압전체에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 그러나 압전체에서 압전 특성과 투과 특성은 상충되는 특성을 갖습니다. 구체적으로 압전 특성이 증가하면 투과 특성이 감소되고, 투과 특성이 증가하면 압전 특성이 감소됩니다.

UNIST 조욱 교수 연구팀은 압전 특성과 투과 특성을 동시에 확보할 수 있는 투명성 압전체 제조 방법을 발명했습니다.

투명성 압전체 제조 방법은 산화납(PbO), 콜롬바이트 전구체(MgNb2O6), 산화티타늄(TiO2), 등방성 증가 도판트 및 이방성 증가 도판트를 혼합하여 혼합물을 만듭니다. 이후 혼합물을 열처리하고 성형 및 소결하여 투명성 압전체를 제조합니다.

등방성 증가 도판트는 투과 특성을 증가시킬 수 있는 물질이며, 이방성 증가 도판트는 압전 특성을 증가시킬 수 있는 물질입니다. 이를 적절한 비율로 동시에 도핑함으로써, 투과 특성과 압전 특성을 동시에 확보하는 효과를 제공할 수 있습니다.

본 발명의 투명성 압전체는 400~1100 범위의 압전 상수를 가질 수 있고, 70% 범위의 투과도를 가질 수 있으므로, 터치형 디스플레이 장치, 햅틱 장치, 각종 액추에이터 뿐만 아니라 스마트윈도우 등에 활용할 수 있습니다. 또한 전력을 생산하는 압전 소자로 활용이 가능하여 건물 외벽, 태양광 패널 등에 적용해 전력을 생산할 수 있습니다. 제조 공정이 단순하고 대량생산이 용이하여 다양한 산업 제품에 응용이 가능할 것으로 기대됩니다.