DGIST 정순문 책임연구원, 전극 발광층 내부로 삽입…In-Plane 발광기술 개발

DGIST(총장 국양) 에너지융합연구부 정순문 박사 연구팀은 새로운 구조의 발광기술을 개발했다.

이 기술은 기존 방식의 한계점을 극복한 발광소자 제작이 가능해져 전광판과 현수막처럼 다양하게 활용되는 발광소자 효율성 개선에 큰 도움이 될 것으로 전망된다.

발광소자는 발광층에 에너지를 전달하는 전극이 필요하다. 이 때 기본적으로 사용되는 ‘평면전극’은 전극이 발광층을 둘러싼 코플라너 구조(Coplanar Structure)로 돼있다. 이는 발광층에서 방출되는 빛이 전극에 가려 소실되는 한계가 있다.

전극의 유연성이 많이 떨어져 유연하면서도 빛을 일정하게 방출하는 발광소자를 제작하는데 장애물이기도 했다.

이 한계점 극복을 위해 정순문 박사팀은 기존의 발광소자와 다르게 발광층 내부에 섬유로 된 새로운 종류의 전극을 교차삽입시켰다.

이어 교차삽입한 전극에서 발광층과 평행하게 발생하는 In-Plane 전계를 이용하는 새로운 발광기술을 개발할 수 있었다. 이처럼 제작된 발광소자는 기존의 발광소자보다도 유연하면서도 안정적으로 빛을 내도록 해 효율성을 대폭 개선했다.

정 박사 연구팀은 In-Plane 전계를 이용함과 동시에 함께 발광층에 황화아연(ZnS)과 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)을 이용한 새로운 발광필름을 적용했다.

이를 통해 기계적인 힘을 가해 빛을 발생시키는 기계적 발광(ML)과 전계를 작용시켜 빛을 발생시키는 전계발광(EL)이 동시에 가능하도록 했다.

이번에 개발된 발광소자는 기존의 발광소자가 갖는 여러 한계점들을 극복할 수 있는 결정적인 실마리를 제공했는데, 우선 정 박사 연구팀이 개발한 발광소자 구조는 전극을 발광층 내부로 삽입시켜 전극이 발광층의 빛을 가리는 기존 발광소자의 단점을 해결했다.

발광소자의 빛 세기를 높이기 위해 필요한 두꺼운 전극이 도리어 그 사이에 있는 발광층의 빛을 더 가리는 단점도 한꺼번에 해결한 것이다.

에너지융합연구부 정순문 박사는 “더욱 더 다양한 형태 변형에도 일정한 빛을 방출하는 발광소자 개발을 통해 향후 관련 산업계의 패러다임을 바꿔보고자 한다”며 “개발한 발광소자를 좀 더 보완한다면 충분히 가능한 목표로, 향후 다양한 형태의 발광섬유와 웨어러블 기기에 사용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 세계적 재료공학 국제학술지인 머티리얼즈 투데이(Materials Today) 최신호에 게재됐다. 또 이번 연구는 과학기술정보통신부가 추진하는 중견연구자지원사업과 DGIST의 연구지원으로 진행됐다.