【대전=뉴시스】김양수 기자 = KAIST는 전기및전자공학부 유승협 교수 연구팀이 무기 LED에 버금가는 높은 효율의 유기발광다이오드(OLED)를 구현하는 데 성공했다고 21일 밝혔다.

이번 연구는 서울대학교 재료공학부 김장주 교수, 경상대 화학과 김윤희 교수 연구팀과 협력을 통해 이뤄진 것으로 이 기술을 통해 OLED 조명의 대중화 및 시장성장에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀에 따르면 OLED는 수많은 모바일 기기와 고품질 TV 등의 디스플레이 기술에 광원으로 활용되고 있는 소자로, 두께가 얇고 유연 소자 제작이 가능하다는 장점을 갖고 있다.

이로 최근 지속적인 연구개발에 의해 OLED의 효율이 꾸준히 상승했고 일부는 기존 고효율 무기 LED 수준에 준하는 결과들이 보고되고 있다.

하지만 현재 고효율 OLED의 연구결과들은 OLED가 갖는 면광원(面光源)의 장점을 해치는 반구형 렌즈가 쓰이거나 소자 내부에 빛을 추출하는 나노 구조가 도입돼 안정적인 동작을 방해하는 등 문제점을 갖고 있다.

공동 연구팀은 이번 연구에서 OLED의 광 추출용으로 개발됐던 여러방법 중 실용화 가능성이 가장 큰 기술인 나노입자 기반의 광 산란층을 소자 외부에 도입하는 방법에 주목했다.

연구팀은 광 산란을 이용한 기존 OLED 광 추출 향상 연구가 반복적인 실험을 통해 경험적인 방식으로 이뤄졌던 것과는 달리 종합적이고 분석적 방법론을 정립해 최대 효율을 이끌어낼 수 있는 구조를 이론적으로 예측해 냈다.

이는 OLED에 광 추출 구조를 적용해 가능한 최대의 효율에 도달하기 위해선 광 추출 구조와 OLED 구조를 각각이 아닌 전체로 보고 최적화를 이뤄내야 하기 때문이다.

연구팀은 산란 현상을 수학적으로 기술하는 이론을 OLED 발광 특성 예측 모델과 최초로 결합해 여러구조를 가지는 수많은 소자들의 특성을 짧은 시간에 예측했고 이를 기반으로 최대 효율을 갖는 최적 구조를 이론적으로 예측하는 데 성공했다.

이어 연구진은 이론적으로 예측된 최적의 광 산란 필름을 실험적으로 구현하고 이를 고효율 유기 발광소재를 이용한 소자 구조에 접목시켜 56%의 외부 양자 효율 및 221lm/W의 전력 효율을 이끌어내는데 성공했다.

이는 큰 렌즈나 내부 광 추출구조 없이 구현된 OLED 단위 소자 효율로는 최고의 결과다.

유승협 교수는 "이번 연구는 상용화 가능성이 크며 고효율 LED의 효율에 상응하는 OLED 구현 방법을 체계적으로 제시했다는데 의의가 있다"면서 "낮은 전력소모가 특히 중요한 조명용 광원이나 웨어러블 기기의 센서용 광원에 OLED가 활용되는 데 기여할 것"이라고 말했다.

kys0505@newsis.com

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