국내 연구팀, 친환경 광트랜지스터 개발

나무 주 성분 사용…광센서 가능성도 확인

빛을 전기 신호로 변환하는 광트랜지스터의 환경 오염 문제를 해결할 수 있는 소재가 개발됐다.

한국연구재단은 주병권 교수와 박준수 고려대학교 박사과정 연구원, 서정훈 뉴욕주립대학교 교수, 전영민 한국과학기술연구원 박사 국제 공동 연구팀이 셀룰로오스를 기반으로 생분해성 유기 광트랜지스터를 개발했다고 7일 밝혔다.

유기 광트랜지스터는 유기물 반도체 물질을 사용해 빛을 전기 신호로 변환하는 광소자다. 사물인터넷 등에 광범위하게 적용될 수 있어 그 중요성이 강조되고 있다.

그러나 독성 물질이나 불투명한 전극이 사용돼 생체 의료 기기에서의 활용이 제한적이다. 또 버려지는 전자기기 폐기물에 의한 환경오염 문제가 대두되면서 자연 분해될 수 있는 전자소자 연구가 필요한 실정이다.

연구팀은 유연한 유기 광트랜지스터의 장점을 유지하면서 독성이 없고 자연 분해될 수 있는 친환경적인 광소자를 개발했다.

제작된 유기 광트랜지스터의 카메라 사진 및 투과도. (a) 유기 광트랜지스터 소자의 구조 모식도. (b- c) 제작된 소자가 시각적으로 투명하고 기계적인 굽힘에 대해 유연함을 보여주는 사진. (d) 가시광선 영역에서의 투과도

개발된 소자는 나무의 주 성분인 셀룰로오스 소재를 기반으로 하기 때문에 목재 부후균에 의해 분해된다. 기존의 독성 물질은 무독성 유기 반도체로 대체됐다.

또 투명전극을 이용해 빛의 투과도도 우수하다. 특정 색깔의 빛이나 백색광을 쬈을 때 광전류가 발생하는 것이 확인돼 광센서로의 기능도 입증됐다.

주병권 교수는 “이 연구는 유연하고 투명할 뿐 아니라 생분해가 가능한 친환경적인 광센서 소자를 개발한 것”이라며 ”추후 다양한 형태의 곡면에서 고감도의 광 검출이 필요한 웨어러블 기기나 생체공학 소재 개발에 사용될 수 있을 것으로 기대된다“고 설명했다.

이 연구는 나노분야 국제학술지 '첨단광학소재' 뒤 표지 논문으로 7일 게재됐다.