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AgO/Ag 하이브리드 구조를 이용한 투명 전자기 간섭 차폐 소재 개발

요약 전자기 간섭(EMI) 차폐의 중요성이 증가함에 따라, AgO/Ag 하이브리드 구조를 활용한 투명 전자기 간섭 차폐 소재가 개발되었습니다. 이 소재는 높은 투명도와 전기 전도성을 제공하며, 다층 구조를 통해 전자기파를 효과적으로 차단합니다. 스퍼터링 과정을 통해 제조되는 이 투명 전극은 스마트폰, 태블릿, TV 등의 디스플레이 성능 향상에 기여하고, 전자파 차단 필름의 핵심 구성 요소로 사용될 수 있습니다. 이 기술은 디스플레이 산업의 혁신을 주도하고, 전자파 차단이 중요한 제품군에서의 시장 점유율 확대가 기대됩니다.

기본 정보

특허명: 금속산화물 기반의 투명전극
대표 발명자: 김준동 교수
출원번호: 10-2023-0122809

발명의 배경 및 필요성

전자기 간섭 차폐의 중요성

전자기기의 발전으로 전자기 간섭(EMI) 차폐가 중요한 이슈로 부상함
EMI 규제 기준이 다양한 산업 분야에서 마련되어 금속이 EMI 차폐재로 널리 사용됨
투명성과 EMI 차폐를 동시에 요구하는 전자기기의 등장으로 금속 차폐재의 한계가 드러남
인듐 주석 산화물(ITO)은 투명 전도성 필름으로 사용되었으나, 높은 가격과 취약성으로 인해 대체재에 대한 연구가 활발해짐

투명 EMI 차폐 소재의 개발 필요성

소비자 전자기기 및 태양광 산업에서 투명하고 전자기 간섭을 차폐할 수 있는 소재에 대한 수요가 증가함
알루미늄 도핑 아연 산화물(AZO) 등의 대체재가 주목받고 있으나, 전기 전도성과 투명성의 균형을 맞추는 것이 도전적임
나노기술과 첨단 재료 과학을 활용한 새로운 소재 개발이 진행 중이며, 이는 전자기기의 디자인과 기능성 혁신을 가능하게 함
투명성, 전기 전도성, 내구성을 모두 갖춘 이상적인 소재 개발이 재료 과학자와 엔지니어들의 주요 도전 과제로 자리매김함

구현방법

기술의 원리 및 개발

AgO/Ag 하이브리드 구조를 활용하여 높은 투명도와 전기 전도성을 갖춘 투명 전극을 제공하며, 전자 장치에 해로운 전자기파를 차단할 수 있음
기존 투명 전도성 재료의 한계를 극복하기 위해 새로운 유형의 AgO/Ag 하이브리드 구조 기반 투명 전극을 개발함

구현 방법

기본층, AgO를 포함한 첫 번째 금속 산화물층, Ag를 포함한 금속층, ITO, AZO 또는 AgO를 포함할 수 있는 두 번째 금속 산화물층으로 구성된 다층 구조의 투명 전극을 설계함
스퍼터링 과정에서 산소를 공급하여 Ag를 증착, 첫 번째 금속 산화물층을 형성하고, 특정 조건에서 두 번째 금속 산화물층을 증착함
기본층에는 PET와 같은 플라스틱 재료를 사용하며, 각 층의 두께는 1nm에서 1000nm 사이로 조절 가능함

기술의 장점

빛의 투과율이 75%에서 95% 사이로 매우 높으며, 특정 파장에서는 최대 99%에 이르는 탁월한 투명도를 제공함
표면 저항값이 0.1Ω에서 100Ω 사이로 우수한 전기 전도성을 보임
1dB에서 40dB 사이의 전자기 차폐 효과를 가지며, 전자 장치로부터 발생하는 전자기파를 효과적으로 차단함
금속 층 주위의 금속 산화물층이 금속 층의 산화를 방지하고, 금속층은 표면 플라즈몬 효과를 통해 광학적 특성을 개선하며, 두 번째 금속 산화물층은 빛의 반사를 최소화하여 높은 투명도를 달성함

실험 목적 및 결과

첫 번째 금속 산화물층의 제조 조건을 최적화하여 투명 전극의 광학적 및 전기적 특성을 향상시키는 것을 목표로 함
산소의 유량과 스퍼터링 시간을 조절하여 투명 전극의 성능을 최적화하였으며, 이를 통해 전자기파 차단이 가능한 투명 전극을 개발함
다층 구조의 투명 전극은 전자 장치에서 선명하고 고품질의 디스플레이를 제공하면서 전자기 간섭으로부터 보호하는 역할을 함

발명의 활용 방안

디스플레이 성능 향상을 위한 적용

개선된 투명전극은 스마트폰, TV, 태블릿 등의 디스플레이 성능을 향상시키고, 전자파 차단 필름의 핵심 구성 요소로 활용되어 전자파 방해를 줄임
빛의 투과율을 높여 화면의 선명도를 개선하고, 전기 전도성을 강화하여 터치스크린, 태양전지, 스마트 윈도우 등 다양한 기기에 적용 가능함

광학적 및 전기적 성능의 혁신

기존 투명전극 대비 우수한 광학적 및 전기적 성능을 제공하며, 사용자의 건강을 고려한 전자파 차단 효과로 보호 기능을 강화함

기대효과

기술 혁신과 시장 점유율 확대

개선된 투명전극 기술은 디스플레이 산업의 기술적 혁신을 주도하고, 전자파 차단이 중요한 제품군에서 시장 점유율을 확대할 것으로 예상됨

사회적 가치 및 환경적 영향 개선

건강 보호 기능 제공으로 사회적 가치를 증대하고, 장기적으로 전자기기 사용에 따른 환경적 영향을 줄이는 잠재력을 가짐

기술 SWOT 분석

Strengths

탁월한 투명도와 전기 전도성

빛의 투과율이 75%에서 95% 사이로 매우 높아 우수한 투명도를 제공합니다.
표면 저항값이 0.1Ω에서 100Ω 사이로 전기 전도성이 우수합니다.

효과적인 전자기파 차단

1dB에서 40dB 사이의 전자기 차폐 효과를 가지며 전자 장치로부터 발생하는 전자기파를 효과적으로 차단합니다.

내구성 강화

금속 층 주위의 금속 산화물층이 금속 층의 산화를 방지하고, 금속층은 표면 플라즈몬 효과를 통해 광학적 특성을 개선합니다.

Weaknesses

제조 과정의 복잡성

다층 구조의 투명 전극을 설계하고 제조하는 과정이 복잡하며, 산소 유량과 스퍼터링 시간을 정밀하게 조절해야 합니다.

기술 개발의 도전적인 측면

전기 전도성과 투명성의 균형을 맞추는 것이 기술적으로 도전적입니다.

Opportunities

디스플레이 성능 향상을 위한 적용

스마트폰, TV, 태블릿 등의 디스플레이 성능을 향상시키고, 전자파 차단 필름의 핵심 구성 요소로 활용될 수 있습니다.

다양한 기기에의 적용 가능성

터치스크린, 태양전지, 스마트 윈도우 등 다양한 기기에 적용 가능합니다.

Threats

경쟁 기술의 발전

ITO와 같은 기존의 투명 전도성 필름 기술이나 다른 대체재의 발전이 이 기술의 시장 점유율 확대에 영향을 줄 수 있습니다.

원자재 가격 변동성

AgO/Ag 하이브리드 구조 제조에 필요한 원자재의 가격 변동성이 기술의 상용화에 영향을 줄 수 있습니다.

Summary

Strengths

투명도와 전기 전도성이 우수하며, 전자기파 차단과 내구성을 강화한 투명 전극 기술입니다.

Weaknesses

제조 과정이 복잡하고, 기술 개발에 있어서 전기 전도성과 투명성의 균형을 맞추는 것이 도전적입니다.

Opportunities

디스플레이 성능 향상과 다양한 전자기기에 적용될 수 있는 기회가 있습니다.

Threats

경쟁 기술의 발전과 원자재 가격 변동성이 잠재적 위협 요소입니다.

대표도면

기술이전 담당자 연락처

담당자명: 이미정 계장
부서: 기술사업화팀
전화번호: 032-835-9766
이메일: mijung@inu.ac.kr
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