전체기사

2025.03.14 (금)

  • 구름많음동두천 15.9℃
  • 구름많음강릉 9.7℃
  • 구름많음서울 17.0℃
  • 맑음대전 18.5℃
  • 구름조금대구 12.0℃
  • 맑음울산 10.2℃
  • 구름조금광주 19.3℃
  • 구름많음부산 12.9℃
  • 맑음고창 15.5℃
  • 구름많음제주 14.1℃
  • 구름조금강화 15.2℃
  • 맑음보은 16.7℃
  • 구름조금금산 17.8℃
  • 흐림강진군 15.6℃
  • 맑음경주시 10.1℃
  • 구름많음거제 12.6℃
기상청 제공

지역네트워크

부산대, 양자 막대 고효율 편광 LED 개발 성공

URL복사

 

[시사뉴스 정은주 기자] 부산대학교-서울대학교 공동연구팀이 디스플레이 밝기와 수명을 기존의 2배 이상 늘리는 획기적인 기술을 개발했다. 나노미터 수준의 반도체 소재인 양자 막대(quantum rod, QR)를 정렬해 고효율 편광 LED 개발에 성공한 것인데, 디스플레이 성능 향상뿐만 아니라 편광판 제거로 인한 공정비용 절감까지 기대할 수 있어 상용화에 큰 기대를 모으고 있다. 

 

부산대학교(총장 차정인) 전기공학과 노정균 교수는 서울대 반도체공동연구소 이승현 박사와의 공동연구를 통해 양자 막대 정렬을 통한 고효율 편광 LED 개발에 성공했다고 24일 밝혔다.

 

관련 연구논문은 나노기술 분야의 국제 저명학술지인 '스몰(Small)' 지난 12일자에 게재됐으며, 연구의 우수성을 인정받아 표지논문(Inside front cover)으로 선정됐다.

   

이번 연구는 한국연구재단의 중견연구, 우수신진연구, 기초연구실, 창의·도전연구의 지원을 받아 진행됐다. 

 

‘양자 막대’란 수 나노미터(10억분의 1미터)의 지름과 수십 나노미터의 길이를 가지는 반도체 소재다. 이 소재는 선편광된 빛을 낼 수 있다는 장점을 가져 차세대 디스플레이 소재로 주목받아 왔다. 

 

기존 상용화된 LCD와 OLED 디스플레이의 경우 무편광 빛을 광원으로 사용하고 있는데, 디스플레이 패널에서 필수적으로 사용되는 편광판으로 인해 전체적인 효율이 절반 이하로 감소하고 수명이 줄어드는 문제를 가지고 있다. 

 

빛은 전기장과 자기장이 합쳐진 전자기파로 파동성을 갖고 있다. 일반적인 빛은 진행 방향과 수직한 모든 방향으로 진동하는데, 빛이 특정 방향으로만 진동하며 진행하는 경우 ‘편광(偏光)’ 됐다고 말한다. ’편광판‘은 특정 방향으로만 진동하는 빛만 통과시키는 필름으로 광 필터 역할을 하며, 무편광인 일반적인 빛을 편광된 빛으로 만들 때 사용된다.

 

흔히 사용하는 LCD 디스플레이는 편광된 빛을 이용하는 구동 원리로 두 장의 편광판이 필요하다. OLED 디스플레이의 경우 자발광을 하는 구동 원리상 편광판이 필요하지는 않지만, 외부에서 들어온 빛에 의한 반사를 줄여 시인성을 개선하기 위해 한 장의 편광판을 사용하고 있다. 

 

빛의 특정 성분만 통과시키는 편광판의 특성상 LCD의 백라이트, OLED에서 나오는 빛의 50% 이상이 편광판을 지나며 손실된다. 그 결과, 전체적인 효율이 절반 이하로 감소하고, 손실된 빛을 보상하기 위해 디스플레이를 두 배 더 밝게 켜야 한다. 이 때문에 디스플레이의 수명이 줄어들고 소비전력이 커지는 것이다.

 

이러한 문제점은 선편광 LED를 디스플레이 광원으로 사용함으로써 해결 가능하다. 편광판에 의해 감소되는 빛이 없기에 디스플레이를 더 밝게 켜지 않아도 돼 디스플레이의 소비 전력이 절반 이하로 감소하고 구동 수명이 두 배 이상 증가하게 된다. 또한, 편광판 제거로 인한 공정비용 절감까지 기대할 수 있다.

 

이러한 장점으로 그간 선편광된 빛을 내는 양자 막대 기반의 편광 LED 개발의 다양한 시도가 있었지만, 낮은 종횡비(aspect ratio, 가로세로비율)로 인해 양자 막대 정렬에 큰 어려움이 겪어왔다. 

   

또한, 정렬된 박막을 활용해 편광 LED를 제작하기 위해서는 하부층의 손상 없이 고밀도의 단일 층 양자 막대 박막을 형성해야 하는데, 기존 제시된 정렬법은 하부층에 손상을 주기 쉬웠고 추가 처리를 필요로 하는 등 고효율 편광 LED 제작에 적합하지 않았다. 

 

그 결과, 현재까지 보고된 양자 막대 기반 편광 LED는 0.5% 정도의 낮은 효율을 보이고 있으며, 이는 이론적 최대 외부 양자효율인 20%에 크게 못 미쳐 상용화에 걸림돌이 되고 있었다. 

 

연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 랭뮤어-블롯젯 (Langmuir-Blodgett, LB) 기술을 도입해 양자 막대를 고밀도로 정렬했다. ‘랭뮤어-블롯젯’ 기술이란 액체 표면에 나노입자를 띄우고 표면 압력을 조절함으로써 박막을 원하는 기판에 전사(轉寫)시키는 방법이다. 

 

연구진은 이 방법을 사용해 하부층의 손상 없이 양자 막대를 높은 정렬도로 배열했고, 이를 이용해 양자 막대 LED를 제작했다. 그 결과, 기존에 발표된 양자 막대 기반 편광 LED의 최고 성능 0.5% 대비 20배가 넘는 10.3%의 효율을 가지는 고효율 편광 LED 제작에 성공했다. 

 

연구를 이끈 부산대 전기공학과 노정균 교수는 “이번 연구로 정체돼 있던 양자 막대 기반의 선편광 광원 개발에 탄력이 붙을 것”이라며 “고효율 선편광 광원은 기존 디스플레이 밝기 및 수명을 2배 이상 늘리고 공정비용을 낮출 수 있는 획기적 기술로 향후 우리나라가 디스플레이 최대 강국의 위치를 지켜나갈 원천기술이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 

저작권자 Ⓒ시사뉴스
제보가 세상을 바꿉니다.
sisa3228@hanmail.net





커버&이슈

더보기
올해 건강기능식품 뉴 트렌드 한 눈에....비만·노화방지·멘탈케어
[시사뉴스 홍경의 기자] 올해 건강기능식품 트렌드를 한 눈에 알 수 있는 행사가 서울에서 개최됐다. 한국건강기능식품협회가 14일 서울 강남구 세텍(SETEC) 컨벤션홀에서 ‘2025 건강기능식품 트렌드 세미나’를 개최했다. 본 세미나는 산학계 관계자 및 전문가의 발표를 통해 회원사의 마케팅 전략 수립에 도움을 주고자 마련됐다. ‘2025 건강기능식품 트렌드 세미나는 최신 소비 트렌드와 건강기능식품 시장 전망 등의 주제로 발표했다. 참석 대상자는 협회 회원사 홍보·마케팅 실무자 300여 명을 대상으로 오후 1시부터 약 4시간 가량 진행됐다. 주요 연사로는 대학 교수를 비롯해 시장 데이터를 분석하여 트렌드를 읽는 시장조사 분석가, 마케팅 전문가들이 함께하며 ▲건강기능식품 시장의 새롭게 주목받는 소비자와 소비 트렌드 ▲글로벌 건강기능식품 시장 동향 ▲건강기능식품 산업 유통 이슈와 인사이트 ▲2024년 건강기능식품 시장 결산 및 2025년 시장 전망에 대해 발표했다. 이정민 트렌드랩506 대표는 건강기능식품 시장의 새롭게 주목 받는 소비자와 소비트렌드라는 주제로 새로운 트렌드로 비만과 노화 방지, 멘탈케어, 섭취 편의성을 제시했다. 이정민 대표는 “2024년 7월

정치

더보기

경제

더보기

사회

더보기
이병도 시의원, 기후변화에 대응한 시민건강 보호 조례 개정안 본회의 통과
[시사뉴스 홍경의 기자] 서울특별시의회 보건복지위원회 이병도 의원(더불어민주당, 은평2)은 기후변화로 인한 건강위험에 대응하기 위한 정책수립 근거를 마련하기 위해 발의한 「서울특별시 시민건강관리 기본 조례 일부개정조례안」이 3월 7일(금) 제328회 임시회 본회의를 통과했다고 밝혔다. 개정 조례안의 주요 내용은 서울시에서 4년마다 수립하는 '시민건강관리 종합계획'에 '기후변화로 인한 건강상의 위해 방지와 기후변화에 대응한 건강관리 시책'을 추가하는 것이다. 이는 지난해 12월 개정된 「보건의료기본법」(법률 제20589호)에서 지방자치단체에 기후변화에 따른 보건의료 시책 수립의무를 부여한 것을 반영한 후속조치다. 최근 기후위기의 심화로 폭염, 혹한, 대기오염 등 기상재해가 증가하고 있으며, 이로 인한 온열ㆍ한랭 질환, 감염병, 알레르기성 질환, 우울증 등 시민의 건강에 미치는 악영향이 커지고 있다. 이번 조례 개정은 이러한 기후변화에 따른 건강위험에 선제적이고 체계적으로 대응하기 위한 제도적 기반을 마련했다는 점에서 의의가 크다. 이병도 의원은 “기후위기는 더 이상 환경 문제만이 아닌 건강과 직결된 문제다. 개정 조례를 근거로 서울시가 기후변화로 인한 건강위험

문화

더보기
한국적 탐미주의가 만들어낸 문화적 현상
[시사뉴스 정춘옥 기자] ‘K-뷰티는 어떻게 글로벌 뷰티 시장의 중심에 섰을까?’ 마스크시트로 시작된 열풍은 자연 유래 성분, 혁신적 제형, 세련된 패키지 그리고 한류 스타들의 피부 비결로 이어지며 세계 소비자들을 매료시켰다. 그러나 이러한 성공은 단지 제품력이나 마케팅 전략만으로 설명할 수 없다. 그 이면에는 한국의 독특한 문화, 역사 그리고 사회적 토양에서 비롯된 힘이 자리하고 있다. ‘K-뷰티 탐미: 다섯 가지 힘’의 저자는 K-뷰티의 원동력으로 ‘아줌마’, ‘생존 경쟁’, ‘자연환경’, ‘손재주’ 그리고 ‘한류’를 꼽는다. 코스맥스, 셀트리온 등 내로라하는 화장품과 제약 기업에서 마케터로 재직한 저자는 방문 판매원을 중심으로 한 산업 초기 유통망, 사회적 생존을 위한 외모 경쟁이 화장품 산업의 발전이 된 배경, 한국의 기후와 자연 성분이 화장품에 미친 영향, 손재주가 뛰어난 한국인의 정교한 제형 기술, 한류를 통한 글로벌 확산까지, 각 요소들이 유기적으로 연결돼 K-뷰티의 성공을 이끌었다고 설명한다. 인상적인 점은 K-뷰티 산업의 성공 요인을 나열하는 데서 그치지 않고 한국 사회의 문화적 특징이 어떻게 화장품 산업과 결합했는지를 다양한 사례와 통계를

오피니언

더보기