서울대 재료공학부 이태우 교수팀, ‘네이처·사이언스’에 연구성과 동시 게재

서울대학교 재료공학부 이태우 교수

서울대학교 공과대학(이하 서울공대)은 재료공학부 이태우 교수 연구팀이 지난 15일(온라인 공개일 기준), 세계 주요 과학 학술지인 ‘네이처(Nature)’와 ‘사이언스(Science)’에 서로 다른 디스플레이 핵심 기술에 관한 혁신적 연구 성과를 각각 발표했다고 밝혔다.

이태우 교수팀은 OLED의 새로운 응용 분야로 꼽히는 신축형 OLED에서 기존의 딱딱한 OLED와 유사한 수준의 밝기와 고효율을 구현할 수 있는 메커니즘을 세계 최초로 규명한 연구 성과를 네이처에 발표했다. 아울러 OLED 이후 차세대 디스플레이로 주목받는 페로브스카이트(Perovskite)의 주요 과제로 지적돼 온 수명 문제를 개선한 연구 성과는 사이언스의 표지 논문으로 선정됐다.

이미 성숙 단계에 접어든 유기발광다이오드(OLED) 분야에서 네이처 논문이 게재된 사례는 대한민국 OLED 연구 역사에서 처음으로, 이태우 교수팀은 피부 부착형 디스플레이의 핵심인 ‘완전 신축형(fully stretchable) OLED’ 관련 연구 결과를 네이처에 발표했다. 연구팀은 절연성 탄성체에 막힌 삼중항 에너지 전달 문제를 새로운 에너지 전달 메커니즘인 엑시플렉스(Exciplex)로 해결하고, 맥신(MXene) 기반 신축 전극을 도입해 소자를 60%까지 늘려도 성능 및 밝기 저하가 없는 외부양자효율 17.0%를 달성한 신축형 OLED를 구현했다.

이번 연구는 낮은 효율로 상용화를 기대하기 어려웠던 기존 완전 신축성 OLED의 제약을 보완한 성과로 평가된다. 피부, 의류, 사물 등에 부착되는 불안정한 환경에서도 충격과 인장을 견딜 수 있는 OLED를 구현한 해당 기술은 향후 헬스케어 및 지능형 디스플레이에 응용될 것으로 기대된다.

또 이태우 교수팀이 기존 페로브스카이트의 수명을 크게 개선한 새로운 페로브스카이트 나노결정 입자 발광체를 개발한 연구 성과는 이번에 사이언스의 표지 논문으로 선정됐다. 이는 이태우 교수팀이 지난 2015년 최초의 고효율 페로브스카이트 발광 다이오드를 구현한 성과를 사이언스에 발표한 이후, 같은 저널에 두 번째로 게재한 페로브스카이트 발광체 분야 논문이다.

차세대 발광 소재로 주목받는 ‘페로브스카이트 나노결정’은 색 순도, 색 구현 영역, 가격, 흡광도, 소비 전력 등 여러 특성에서 기존 양자점 대비 장점을 지닌다. 그러나 연한 이온 격자 구조로 인해 수명이 짧다는 한계가 지적돼 왔다. 이에 이태우 교수팀은 ‘페로브스카이트 나노결정’의 구조적 결함을 보완해 효율과 수명을 높인 ‘계층적 쉘(Hierarchical Shell)’ 기술을 개발했다.

이태우 교수는 “페로브스카이트의 효율과 안정성을 동시에 확보한 사이언스 논문, 신축 시에도 고효율을 유지하는 OLED를 구현한 네이처 논문은 각각 독립적으로도 매우 의미 있는 디스플레이 연구의 진전”이라며 “한국 디스플레이 산업이 도전받는 상황에서 한 연구실에서 두 개의 세계적 난제를 동시에 해결한 이번 성과는 한국 디스플레이 기술의 초격차 우위를 확고히 다지는 계기가 될 것”이라고 밝혔다.

최용석 기자 duck8@donga.com

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