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
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특허명: 금속산화물 기반의 투명전극
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대표 발명자: 김준동 교수
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출원번호: 10-2023-0122809
발명의 배경 및 필요성
전자기 간섭 차폐의 중요성
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전자기기의 발전으로 전자기 간섭(EMI) 차폐가 중요한 이슈로 부상함
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EMI 규제 기준이 다양한 산업 분야에서 마련되어 금속이 EMI 차폐재로 널리 사용됨
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투명성과 EMI 차폐를 동시에 요구하는 전자기기의 등장으로 금속 차폐재의 한계가 드러남
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인듐 주석 산화물(ITO)은 투명 전도성 필름으로 사용되었으나, 높은 가격과 취약성으로 인해 대체재에 대한 연구가 활발해짐
투명 EMI 차폐 소재의 개발 필요성
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소비자 전자기기 및 태양광 산업에서 투명하고 전자기 간섭을 차폐할 수 있는 소재에 대한 수요가 증가함
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알루미늄 도핑 아연 산화물(AZO) 등의 대체재가 주목받고 있으나, 전기 전도성과 투명성의 균형을 맞추는 것이 도전적임
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나노기술과 첨단 재료 과학을 활용한 새로운 소재 개발이 진행 중이며, 이는 전자기기의 디자인과 기능성 혁신을 가능하게 함
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투명성, 전기 전도성, 내구성을 모두 갖춘 이상적인 소재 개발이 재료 과학자와 엔지니어들의 주요 도전 과제로 자리매김함
구현방법
기술의 원리 및 개발
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AgO/Ag 하이브리드 구조를 활용하여 높은 투명도와 전기 전도성을 갖춘 투명 전극을 제공하며, 전자 장치에 해로운 전자기파를 차단할 수 있음
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기존 투명 전도성 재료의 한계를 극복하기 위해 새로운 유형의 AgO/Ag 하이브리드 구조 기반 투명 전극을 개발함
구현 방법
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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
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스퍼터링 과정에서 산소를 공급하여 Ag를 증착, 첫 번째 금속 산화물층을 형성하고, 특정 조건에서 두 번째 금속 산화물층을 증착함
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기본층에는 PET와 같은 플라스틱 재료를 사용하며, 각 층의 두께는 1nm에서 1000nm 사이로 조절 가능함
기술의 장점
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빛의 투과율이 75%에서 95% 사이로 매우 높으며, 특정 파장에서는 최대 99%에 이르는 탁월한 투명도를 제공함
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표면 저항값이 0.1Ω에서 100Ω 사이로 우수한 전기 전도성을 보임
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1dB에서 40dB 사이의 전자기 차폐 효과를 가지며, 전자 장치로부터 발생하는 전자기파를 효과적으로 차단함
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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
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첫 번째 금속 산화물층의 제조 조건을 최적화하여 투명 전극의 광학적 및 전기적 특성을 향상시키는 것을 목표로 함
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산소의 유량과 스퍼터링 시간을 조절하여 투명 전극의 성능을 최적화하였으며, 이를 통해 전자기파 차단이 가능한 투명 전극을 개발함
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다층 구조의 투명 전극은 전자 장치에서 선명하고 고품질의 디스플레이를 제공하면서 전자기 간섭으로부터 보호하는 역할을 함
발명의 활용 방안
디스플레이 성능 향상을 위한 적용
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개선된 투명전극은 스마트폰, TV, 태블릿 등의 디스플레이 성능을 향상시키고, 전자파 차단 필름의 핵심 구성 요소로 활용되어 전자파 방해를 줄임
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빛의 투과율을 높여 화면의 선명도를 개선하고, 전기 전도성을 강화하여 터치스크린, 태양전지, 스마트 윈도우 등 다양한 기기에 적용 가능함
광학적 및 전기적 성능의 혁신
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기존 투명전극 대비 우수한 광학적 및 전기적 성능을 제공하며, 사용자의 건강을 고려한 전자파 차단 효과로 보호 기능을 강화함
기대효과
기술 혁신과 시장 점유율 확대
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개선된 투명전극 기술은 디스플레이 산업의 기술적 혁신을 주도하고, 전자파 차단이 중요한 제품군에서 시장 점유율을 확대할 것으로 예상됨
사회적 가치 및 환경적 영향 개선
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건강 보호 기능 제공으로 사회적 가치를 증대하고, 장기적으로 전자기기 사용에 따른 환경적 영향을 줄이는 잠재력을 가짐
기술 SWOT 분석
Strengths
탁월한 투명도와 전기 전도성
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빛의 투과율이 75%에서 95% 사이로 매우 높아 우수한 투명도를 제공합니다.
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표면 저항값이 0.1Ω에서 100Ω 사이로 전기 전도성이 우수합니다.
효과적인 전자기파 차단
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1dB에서 40dB 사이의 전자기 차폐 효과를 가지며 전자 장치로부터 발생하는 전자기파를 효과적으로 차단합니다.
내구성 강화
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금속 층 주위의 금속 산화물층이 금속 층의 산화를 방지하고, 금속층은 표면 플라즈몬 효과를 통해 광학적 특성을 개선합니다.
Weaknesses
제조 과정의 복잡성
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다층 구조의 투명 전극을 설계하고 제조하는 과정이 복잡하며, 산소 유량과 스퍼터링 시간을 정밀하게 조절해야 합니다.
기술 개발의 도전적인 측면
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전기 전도성과 투명성의 균형을 맞추는 것이 기술적으로 도전적입니다.
Opportunities
디스플레이 성능 향상을 위한 적용
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스마트폰, TV, 태블릿 등의 디스플레이 성능을 향상시키고, 전자파 차단 필름의 핵심 구성 요소로 활용될 수 있습니다.
다양한 기기에의 적용 가능성
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터치스크린, 태양전지, 스마트 윈도우 등 다양한 기기에 적용 가능합니다.
Threats
경쟁 기술의 발전
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ITO와 같은 기존의 투명 전도성 필름 기술이나 다른 대체재의 발전이 이 기술의 시장 점유율 확대에 영향을 줄 수 있습니다.
원자재 가격 변동성
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AgO/Ag 하이브리드 구조 제조에 필요한 원자재의 가격 변동성이 기술의 상용화에 영향을 줄 수 있습니다.
Summary
Strengths
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투명도와 전기 전도성이 우수하며, 전자기파 차단과 내구성을 강화한 투명 전극 기술입니다.
Weaknesses
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제조 과정이 복잡하고, 기술 개발에 있어서 전기 전도성과 투명성의 균형을 맞추는 것이 도전적입니다.
Opportunities
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디스플레이 성능 향상과 다양한 전자기기에 적용될 수 있는 기회가 있습니다.
Threats
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경쟁 기술의 발전과 원자재 가격 변동성이 잠재적 위협 요소입니다.
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