육지호 교수

유연·투명 디스플레이용 기판 소재 개발에서는 낮은 열팽창계수와 광학적 투명성을 동시에 만족하는 고분자 소재가 요구됩니다. 이를 해결하기 위해 열팽창계수(CTE) 4 ppm/°C 수준의 폴리아마이드-이미드(PAI)와 사다리형 폴리실세스퀴옥세인(LPS)을 결합한 하이브리드 합성 기술을 개발했습니다. 관련 기술은 폴리아마이드-이미드 공중합체 및 투명필름(등록 1021588160000), 흄드 실리카 나노입자를 포함한 투명 하이브리드 필름(등록 1025845350000), 유연 동박 적층 기판용 유전층 소재(등록 1025435890000) 등 다수의 특허로 확보되었습니다. 해당 소재는 유연/투명 디스플레이용 IGZO TFT 기판, 고내열 감광성 절연막, 연성동박적층판(FCCL) 분야에 적용되고 있습니다. 유리 수준의 광학적·열적 특성을 구현하여 실제 IGZO TFT 기판으로 활용된 사례를 확인했으며, 이를 통해 TRL 4-5 단계의 기술 성숙도를 확보했습니다.

폐섬유인 폴리에스터-스판덱스 복합섬유의 재활용과 자연 유래 전도성 소재를 활용한 Zero E-Waste 실현의 필요성이 대두되면서, 이를 해결하기 위한 지속가능한 고분자 재활용 기술을 연구하고 있습니다. 핵심 기술로는 폴리에스터-스판덱스 복합섬유를 화학적으로 분해하는 해중합 기술과, PET 소재를 알칼리 조건에서 분해하여 단량체로 되돌리는 PET 알칼리 해중합 기술을 개발했습니다. 이러한 공정은 혼방 섬유에서 개별 고분자를 효율적으로 분리하고, 분리된 단량체를 다시 고분자 원료로 재중합할 수 있도록 설계되었습니다. 개발된 기술은 친환경 재생섬유 제품화 공정과 고순도 재원료화 폐의류 처리 공정에 적용되고 있으며, 폐의류로부터 회수한 원료를 신규 섬유 생산에 재투입하는 순환 체계 구축에 기여하고 있습니다. 폴리에스터 단량체 수율 95%, 순도 99% 이상을 확보하는 것을 목표로 하여 Virgin 섬유 수준의 물성을 구현하는 연구를 추진하고 있으며, 현재 기술성숙도는 TRL 4-5 단계에 해당합니다.

리튬이차전지의 안전성을 강화하기 위해서는 고내열성 분리막과 고에너지밀도 에너지저장소자 개발이 요구됩니다. 기존 PE 분리막은 낮은 융점으로 인해 고온에서 수축되거나 손상되기 쉬운 한계가 있어, 내열성이 우수한 Nomex 소재를 코팅하여 PE 분리막의 내열 특성을 향상시키는 기술을 개발했습니다. 이와 함께 PPTA 유래 탄소 재료를 기반으로 한 리튬이온 커패시터 개발 기술도 확보했습니다. 관련 연구는 5Ah 이상 이차전지용 내열성 초극세 섬유부직포 분리막 개발 과제와 직접가교형 전고상 고분자 전해질 기반 복합전해질 및 복합전극 소재 기술 개발 과제를 통해 수행되었습니다. 개발된 소재는 고성능 리튬이차전지의 안전성 강화, 슈퍼캐패시터 전극, 수처리용 촉매 분야에 적용되고 있습니다. 155 Wh/kg의 에너지 밀도를 달성했으며 안정적인 전압 범위 내에서 작동함을 확인하여 TRL 3-4 단계의 기술 성숙도를 확보했습니다.