Update2024.05.12 (일)
저비용 대량생산으로 각광을 받고 있는 인쇄전자의 최신 기술과 사업화 방향을 한 자리에서 모색할 수 있는 자리가 마련됐다.
한국인쇄전자산업협회(회장 김기남)은 한밭대학교에서 8월25일부터 양일간 반도체, 디스플레이의 뒤를 이어 국내 성장 동력산업으로 도약하고 있는 인쇄전자산업에 대한 기술을 공유하는 제5회 2014 PEK(Printed Electronics Korea)를 개최했다.
이날 행사는 소재, 소자, 장비별로 주제를 나눠 한밭대학교 N2, S2, N4동에서 각각 세미나가 진행됐으며 초청강연과 키노트(Keynote) 섹션 등이 이어졌다.
초청강연을 맡은 서정원 LG생산기술원 상무는 인쇄전자 기술이 혁신적인 미래제품을 단번에 구현해 내기 보다는 지금과 같은 초기에는 기존 공정과 일부 공정이 대체된 융합형(hybrid)기술이 2세대로 출현해 스마트기능을 탑재한 제품들이 신시장을 개척할 것이라고 전망했다.
기존에는 1세대 인쇄전자 기술로 FPCB(플렉서블 인쇄회로기판)와 터치패널에서 2018년 이내 유연태양전지나 웨어러블 전자로 넘어갈 것으로 예측됐으나 현재는 2018년까지 R&D 단계를 거치고 중간 제품으로 인쇄메모리나 스마트라벨(리더) 등의 2세대 융합제품의 시대가 추가됐다.
인쇄전자 기술은 2023년까지 650억달러(65조원)의 OLED 디스플레이 분야를 선두로 포토공정, 반도체 공정 등에 응용이 예상된다.
‘인쇄된 전자 (Printed Electronics)’라는 개념에서는 반드시 유연한 기판 즉, 필름 등의 물질이 필요하기 때문에 공정이 롤투롤(Roll to Roll)로 연상이 되지만, 전자기기를 인쇄해서 만든다(Electronics by Printing) 개념으로 접근하면 훨씬 광범위하게 적용이 가능하고, 유리나 클리쉐(cliche) 등의 딱딱한 물질을 기반으로 롤투시트(Roll to Sheet)가 가능해서 응용 범위가 높다는 것이다.
현재 인쇄전자는 스크린프린팅 기술로 유전체 인쇄, 잉크젯 프린팅기술로 배향막 인쇄, 태양전지 전극 인쇄, 터치 스크린에 은(Ag)전극인쇄, 터치 G1F에 구리(Cu)전극인쇄 등 2010년 이후 이미 다양한 분야에서 적용되고 있다.
향후 인쇄전자는 디스플레이·조명, 웨어러블 디스플레이, 유기태양전지, RFID, NFC, 바이오 스마트센서 등 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 예상되고 있고 연구개발이 추진 중이다.
기술을 현실화하기 위해서는 용액공정 중 잉크퍼짐을 예방해 미세선폭을 구현하고, 6층 등의 다층 적층을 할 때 정밀도를 높이기 위해 필름 등의 연신률과 수축률 등을 조정해야 한다.
기존 세라믹이나 반도체의 경우 연성 온도가 높았으나, 현재 인쇄전자 공정은 공정온도의 한계로 말미암아 저온 공정이 가능한 재료에 대한 연구가 추가로 필요하다.
이에 초반에는 기존 공정을 모두 인쇄전자로 전환하는 것에 욕심을 내지 말고 융합(hybrid)형으로 가능한 부분만을 인쇄전자 방식으로 대체하는 것에서 인쇄전자 부분을 늘려나가는 식으로 공정 혁신 순서를 밟아야 할 것이다는 설명이다.
디스플레이, 터치스크린, 플렉서블 조명, 센서, 유기태양전지 등의 포토 공정을 인쇄전자로 전환하면 공정을 5단계에서 1단계로 축소할 수 있고, 비싸고 환경오염이 되는 화학물질의 사용을 줄일 수 있어, 비용절감 및 친환경 공정이라는 면에서 장점이 높다.
현재는 저해상도 디스플레이 분야에 인쇄전자 기술이 적용되고 있으나, 디스플레이 포토공정을 대체할 수 있는 고해상도 인쇄공법의 기술개발로 향후 OLED 조명의 메탈 메쉬(Metal Mesh)를 잉크젯이나 그라비어, 유기태양전지의 Active Layer ITO전극을 잉크젯, 스핀 코팅 등의 기술로 대체할 수 있을 것이라고 내다봤다.
뿐만 아니라 NFC, 바이오 센서 등은 전극인쇄 공정을 그라비어 공정으로 대체하는 연구가 진행중이다.
이를 위해서는 잉크로 사용할 수 있는 재료와 공정 장비, 소자 등의 통합적인 연구개발이 이뤄져야 하며 이미 일본 등에서는 각 연구소별 전문가를 차출해 앞선 기술이 연구되고 있다.
서 상무는 인쇄전자의 미래기술로 3D 구조체에 인쇄해 회로도를 구성하는 3D Structural electronics 로 달걀 표면에 잉크젯 인쇄전자 기술로 회로를 구성해 LED에 불이 들어오는 동영상을 보여주기도 했다.
소재전문기업으로 40년 역사를 자랑하는 이그젝스의 조근호 대표는 소재를 이용할 이용처에 대한 연구를 하던 중 인쇄전자 생산공정을 개발해 기존 식각 기술 대비 이산화탄소 배출량 78%저감, 폐수발생 0의 친환경 기술로 인정받아 현재 RFID 관련 세계 유일 기술을 보유하고 있다고 밝혔다. 회사는 세계에 유통되는 양주태그 시장의 50%를 점유하고 있다.
이 외에도 가축관리용 태그로 지연없이 가축들을 식별하는 기술, 세탁안내 내용을 우레탄으로 코팅한 태그 등 Hybrid형 제품의 사업화 성공 예를 보여줬다.
세라믹으로 제작된 칩과 인쇄전자 기술로 인쇄한 안테나를 접합해 어떤 상품이든 적용이 가능한 것이다.
이어진 김동수 한밭대학교 교수는 인쇄전자가 개발된 이유는 플렉서블 때문이라면서 유연필름 제조기술을 설명할 때 기능성을 빼트려서는 안된다고 설명했다.
양산기술을 위해서 롤투롤 공정만을 주장할 것이 아니라 중간중간 배치프로세서를 넣어 정밀중첩을 구현하려는 융합기술이 필요하다고 밝혔다.
현재 전기차나 하이브리드전기차에는 금속 캔 외장재를 사용하는 리튬이온배터리(LIB)가 주로 쓰이는데 이를 다층 파우치(Pouch Film) 접찹 기술로 PET, 나일론, 알루미늄, PP필름을 하나로 만든 고분자 복합 필름으로 대체해 공간효율과 고기능성을 모두 잡는다는 설명이다.
이 파우치 필름에서 핵심은 각 면 사이를 기포없이 붙여 안전한 성능구현을 해내는 것으로 접착제에 대한 연구 및 라마네이션 기술에 대한 연구가 필요하다고 설명했다.
조현남 인쇄전자협회 수석 부회장은 “국내의 여러 어려운 산업환경에서 인쇄전자가 산업의 재도약을 이룰 것”이라며 “이런 세미나를 통해 자리에 모인 인쇄전자 기업 및 학회 여러분들의 협력이 산업의 재도약을 가능케 해줄 것”이라고 개회사를 통해 전했다.
