↑↑ 교신저자인 DGIST 에너지융합연구부 정순문 책임연구원(왼쪽), 제1저자인 에너지융합연구부 송성규 전임연구원. 사진제공=DGIST   
[경북신문=김범수기자] 국내연구진이 전극을 발광층 내부로 삽입한 In-Plane 전계 발광 기술을 적용한 새로운 구조의 발광기술을 개발했다.

이를 통해 기존 방식의 한계점을 극복한 발광소자 제작이 가능해져 전광판과 현수막처럼 다양하게 활용되는 발광소자 효율성 개선에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

대구경북과학기술원(이하 DGIST) 에너지융합연구부 정순문 박사 연구팀은 이러한 발광기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

발광소자는 발광층에 에너지를 전달하는 전극이 필요하다. 이 때 기본적으로 사용되는‘평면전극’은 전극이 발광층을 둘러싼 코플라너 구조로 돼있다.

이는 발광층에서 방출되는 빛이 전극에 가려 소실되는 한계가 있다. 또 전극의 유연성이 많이 떨어져 유연하면서도 빛을 일정하게 방출하는 발광소자를 제작하는데 장애물이기도 했다.

이러한 한계점을 극복하기 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 폴리디메틸실록산PDMS)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.
 
                                        ↑↑ 관련사진2.기존 발광소자 구조와(왼쪽) 전극을 발광층 내부로 삽입한 새로운 발광소자 구조.       
이는 기존의 발광소자에서는 불가능했던 것으로 다양한 환경에서도 빛의 세기가 일정하고 효율적으로 유지될 수 있도록 했다.

이번에 개발된 발광소자는 기존의 발광소자가 갖는 여러 한계점들을 극복할 수 있는 결정적인 실마리를 제공했다.

정 박사 연구팀은 개발한 발광소자 구조는 전극을 발광층 내부로 삽입시켜 전극이 발광층의 빛을 가리는 기존 발광소자의 단점을 해결했다.

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

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 최신호에 게재됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부가 추진하는 중견연구자지원사업과 DGIST의 연구지원으로 진행됐다.
김범수   news1213@naver.com