▲ 미세유체소자를 이용한 액정마이크로캡슐 제조 공정 및 마이크로캡슐의 광학특성.

국내 연구진에 의해 미래 플렉서블 디스플레이 및 기능성 스마트윈도우 등을 제조하는데 쓰이는 새로운 액정 제조 기술이 개발됐다.

한국화학연구원(원장 이규호, 이하 화학연)은 29일 화학연 김윤호 박사·KAIST 김신현 교수가 주도하고 이상석(KAIST 생명화학공학과) 학생이 주저자로 참여해 미세유체소자 기술과 액정배향제어기술을 통해 압력·구부림 등의 기계적 변형에 강하며, 모든 방향에서 균일하게 색깔이 보이는 특성을 가진 액정 제조 기술을 개발했다고 밝혔다.

이번 개발된 기술은 그간 LCD와 같이 2차원 평면 구조에만 적용되던 액정 소재를 플렉서블 디스플레이·마이크로레이저·3D 프린팅용 잉크와 같이 완전히 새로운 형태의 3차원 소자로 적용할 수 있는 가능성을 열었다는 평가를 받고 있다.

또한 본 연구를 통해 캡슐환 된 기능성 액정 물질은 온도에 따라 색상을 다양하게 변화시킬 수 있는 고유한 특성을 가지고 있다.

이에 따라 색상 변환 원리를 이용해 플렉시블 액정 디스플레이 뿐만 아니라, 온도센서, 기능성 컬러 스마트 윈도우 등으로도 활용이 가능하다.

화학연 김윤호 박사는 “기존 액정기술은 플렉서블화하는데 어려움이 있고 정면 외 다른 방향에서 보면 이미지가 변형돼 보이는 한계가 있었다”고 설명했다.

이어 “이번 연구를 통해 물처럼 흐르는 특성을 지닌 액정을 안정적이고 균일하게 3차원 구형으로 제조할 수 있어, 플렉서블 디스플레이·기능성 스마트윈도우·마이크로 레이저 등 미래 광학 전자 산업에 획기적인 역할을 할 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 화학연이 미래성장동력 발굴을 위해 추진하고 있는 ‘창의사업’과 한국연구재단 ‘중견연구자 지원사업’의 지원을 받아 수행됐으며, 연구논문(Robust Microfluidic Encapsulation of Cholesteric Liquid Crystals Toward Photonic Ink Capsules)은 2015년 1월27일자 어드밴스드 머티리얼(Advanced Materials)지 내부 표지 논문으로 선정됐다.

한편, 기능성 액정캡슐이 적용될 수 있는 플렉서블 액정디스플레이·스마트윈도우 시장은 2018년까지 각각 32억달러, 7억5천만달러로 성장할 것으로 전망된다.

▲ 온도에 따른 액정 마이크로캡슐의 색상 변화.