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서울공대 이야기

인쇄전자공학

2009.02.12 06:33

lee496 조회 수:10329

인쇄전자공학
| 글 | 박재홍 서울대 전기공학부 2학년ㆍicap-21@hanmail.net |
인쇄전자공학 기술을 이용하면 반도체 생산단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 대형화의 어려움을 해결할 수 있다.
컴퓨터, 휴대전화, MP3플레이어 내부에는 수많은 전자소자가 들어있다. 이를 생산하는 실리콘 기반 공정은 제조가격이 높은 데다 큰 면적을 공정하는 데 한계가 있다. 전자소자를 기판 위에 ‘인쇄’한다면 비용과 시간이 절약되고 대량 생산할 수 있지 않을까? 이를 가능하게 할 인쇄전자공학을 알아보자.

인쇄전자공학은 기능성 잉크를 사용해 패턴, 구조물, 전자부품, 전자회로를 기판 위에 프린팅하는 기술을 연구하는 분야다. 프린팅 방법으로는 기존 프린터에서 사용되는 잉크젯과 함께 나노임프린팅, 릴투릴 코팅 등이 사용된다. 인쇄전자공학 기술은 현재 반도체 공정기술과 발상이 전혀 다르다. 이 기술을 이용하면 반도체 생산단가가 획기적으로 낮아질 뿐 아니라 큰 면적의 전자소자를 종이 인쇄하듯 대량 생산할 수 있다.

세계적으로 경쟁이 치열한 전자·반도체 산업에서는 남보다 앞선 기술력과 가격 경쟁력을 확보하는 일이 중요하다. 이 때문에 세계 각국이 인쇄전자공학 관련 기술 개발에 상당한 투자를 하고 있다. 시장조사기관인 나노마켓에 따르면 인쇄전자소자의 시장 규모가 2011년에 약 160억 달러에 이르며 인쇄전자공학 연구기관인 IDTechEx은 2015년 300억 달러 규모로 시장이 성장할 것으로 예측했다.

RFID 태그 개발에 인쇄전자공학 기술을 이용한 연구가 한창이다. RFID 기술은 IC칩과 전파를 이용해 사물의 정보를 무선으로 인식하고 식별하는 기술로 현재 사용되는 바코드를 대체할 것으로 예상된다. 인쇄전자공학 기술을 적용해 RFID 태그나 휴대전화에 내장돼 있는 전자회로를 대량 생산하면 생산단가를 획기적으로 낮출 수 있다. 이뿐만 아니라 초경량화가 가능해지고 휴대성도 좋아져 유비쿼터스 시대를 앞당길 것이다. 이 밖에도 인쇄전자공학 기술이 응용되는 분야는 넓다. 플라스틱 같은 유연성 있는 기판 위에 디스플레이 또는 고성능 전자소자를 인쇄하면 구부릴 수 있는 디스플레이나 입는 컴퓨터를 구현할 수 있다. 프린팅 기술을 적용해 기판 위에 박막을 형성하면 큰 면적의 태양전지를 지금보다 훨씬 쉽게 만들 수 있다. 플래시 유기메모리, 유기소재를 이용한 입는 센서 등도 인쇄전자공학 기술을 활용해 개발된다.

인쇄전자공학을 배우는 학과에는 전자공학과, 재료공학과, 기계공학과, 화학과, 물리학과 등이 있다. 국내 대학으로는 서울대, 포항공대, 연세대, 고려대, 한양대 등이 유명하며 한국기계연구원(KIMM), 한국과학기술연구원(KIST), 한국화학연구원(KRICT) 등에서 연구가 이뤄진다. 미국 일리노이주립대, 하버드대, 핀란드국영기술연구센터(VTT), 일본산업기술종합연구소(AIST), 대만 국립연구소(ITRI)는 물론 HP, 도시바, 필립스, 듀폰, 제록스 같은 기업에서도 관련 기술을 개발하고 있다.

인쇄전자공학을 공부하기 위해서는 먼저 기존 반도체소자와 회로, 디스플레이, 센서에 대한 개념을 익혀야 한다. 여기에 유기물질의 특성과 용액 기반 박막기술에 대한 지식이 더해져야 한다. 또 프린팅 공정에 필요한 유기소자, 나노소자를 개발하기 위해 기계공학도 공부해야 한다.

인쇄전자공학은 전자, 기계, 물리, 화학 등이 융합돼 있는 복합적인 분야로 이들 학문에 대한 기본적인 이해가 필수다. 공정에서 여러 유·무기 재료가 사용되므로 물질에 대한 특성과 화학공정 관련 지식을 많이 갖춘 학생이 유리하다. 융합적인 사고방식과 다각도로 문제에 접근할 줄 아는 안목을 가진 학생이 요구된다.

정부 지원으로 국가 연구기관과 대학원 연구실에서 연구가 이뤄지고 있다. 대학원의 경우 주로 전자공학과, 화학과의 연구실에서 심도 깊은 연구가 진행된다. 전자공학과 학부과정에서는 유기전자소자, 전자물리를, 화학과에서는 유기화학을 배운다. 관련 대학원 과목으로는 유기반도체, 플렉서블 디스플레이 등이 있다.

삼성전자나 LG전자 같은 전자회사에서 인쇄전자공학 관련 기술을 개발한다. 또 SKC, LG화학 같은 전자소자 및 전자재료 관련 회사에도 취업할 수 있다. 취업한 뒤에는 프린팅 공정 기술이나 프린팅 공정용 소재를 연구할 수 있고 트랜지스터, 메모리 소자, 스마트카드 같은 제품 개발에 직접 참여하기도 한다.

취재 한마디
전자부품을 말 그대로 ‘인쇄한다’는 발상이 놀라웠다. 인쇄전자공학은 아직 발생 단계의 학문이지만 파급 효과가 엄청난 분야다. 많은 학생이 인쇄전자공학에 대해 이해하는 기회이길 바란다
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