慶祝 '나노·소재 원천기술개발사업’ 선정

[lraura]

차세대 디스플레이 원천기술 개발한다 (2017-08-04 연구/산학)                                 

경희대가 ‘나노·소재 원천기술개발사업’에 선정, 신규과제인 ‘용액공정용 할라이드계 페로브스카이트 발광다이오드 소재 및 소자 개발’ 연구를 수행한다.

‘나노·소재 원천기술개발사업’ 선정, 5년간 43억 1,700만 원 지원 받아
페로브스카이트를 디스플레이에 적용, 고효율·고내구성·고화질 구현
“정보가 곧 힘인 시대, 디스플레이는 중요한 디바이스”

경희대가 ‘나노·소재 원천기술개발사업’에 선정돼 신규과제인 ‘용액공정용 할라이드계 페로브스카이트 발광다이오드 소재 및 소자 개발’ 연구를 수행한다. 2022년까지 5년간 43억 1,700만 원의 연구비를 지원받는다.

미래창조과학부·한국연구재단이 진행하는 ‘나노·소재 원천기술개발사업’은 나노·소재 분야의 선도적 기술 발굴을 통해 미래사회 기술수요에 대응하고 나노기술의 산업화를 촉진하기 위해 추진되고 있다.

연구팀은 페로브스카이트(Perovskite) 발광다이오드(light emitting diode, LED) 소재 및 소자를 개발해 디스플레이의 효율과 해상도를 높일 계획이다.
 

페로브스카이트에 태양전지 원리를 반대로 적용하는 기술
디스플레이 기술은 진화하고 있다. 일명 브라운관이라 불리는 CRT 이후, 액정디스플레이(LCD), 유기발광다이오드(OLED) 등 고효율, 고화질에 휴대성까지 겸비한 디스플레이가 등장해 호황을 누리고 있다. 또 휠 수도, 접을 수도 있는 플렉시블 디스플레이(Flexible Display)가 상용화되면 생활 곳곳에서 다양한 변화를 가져올 것으로 보인다.

최근 LCD, OLED를 이을 차세대 디스플레이 기술로 퀀텀닷(quantum dot, QD), 마이크로 발광다이오드(MicroLED) 등이 각광받고 있는데, 보다 혁신적인 것이 페로브스카이트를 활용한 디스플레이다.

페로브스카이트는 부도체, 반도체, 도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 특별한 구조의 금속 산화물로 주로 태양전지에 많이 활용된다. 페로브스카이트에 태양전지의 원리를 반대로 적용하면 빛을 내는데, 효율이 매우 높아 디스플레이 분야 신기술로 주목받고 있다.

총괄책임자 화학공학과 박종욱 교수는 “태양전지 원리를 페로브스카이트에 반대로 적용해 높은 효율의 빛을 얻는 게 이 기술의 특징”이라고 설명했다.

이번 과제 총괄책임자인 화학공학과 박종욱 교수는 “두 개의 전극 사이에 박막 형태로 여러 재료를 넣고 전기를 주면 빛이 나오는데, 그 재료로 페로브스카이트를 사용하는 것”이라며 “간단히 말해 플러스 전자와 마이너스 전자가 묶여 있도록 하는 엑시톤(exciton) 결합에너지로 높은 효율의 빛을 얻는 게 이 기술의 특징”이라고 설명했다.

페로브스카이트는 1:1:3의 구조로 격자 형태를 이루고 있는데, 이 비율을 바꾼다든지 전자의 미는 힘과 당기는 힘을 바꾼다든지 하는 방법으로 다양한 결과를 얻을 수 있다. 박 교수는 “보안상 자세히 설명할 수는 없지만, 효율을 높이고, 디스플레이에 적합한 색을 구현할 수 있는 새로운 방법을 제안했다”고 말했다.
 

4개 대학과 MOU 체결, 6개 기업이 향후 기술이전 희망
이번 사업에는 다섯 팀이 참여해 경쟁했으며, 연구팀은 차별화된 기술로 좋은 평가를 받았다. 박종욱 교수는 “독창적인 아이디어와 연구재단의 요구조건을 상회하는 선행연구 결과를 제출해 신뢰도를 높였다”고 사업 선정의 배경을 밝혔다.

연구팀은 ‘용액공정용 고효율, 고내구성 페로브스카이트 발광 소재 개발’, ‘페로브스카이트용 전하 수송재료 및 박막공정 개발’, ‘고효율 페로브스카이트 발광 소자 개발’ 등 3개의 세부과제를 진행한다.

이번 연구과제는 총괄주관기관인 경희대를 비롯해 고려대, 아주대, 한밭대, ㈜이녹스가 함께 진행한다. 경희대는 화학공학과 박종욱 교수를 총괄책임자로 화학공학과 박범준, 김영철 교수, 정보디스플레이학과 서민철 교수가 참여한다.

연구팀은 노스캐롤라이나대학, 교토대학, 야마가타대학, 난화대학 등 4개 대학과 MOU를 체결, 교류를 해나갈 예정이다. 향후 기술이전을 희망한 기업은 LG디스플레이, ㈜이녹스, ㈜경인양행, ㈜알파켐, 머티어리얼사이언스㈜, 대주전자재료㈜ 등 6개 기업으로 차세대 디스플레이 상용화에 한걸음 다가갈 것으로 보인다.

박종욱 교수는 “배터리, 기억장치 등은 통신으로 대체 가능하지만 디스플레이는 배제할 수 없다”며 “사람이 얻는 정보의 75~80%가 눈으로 들어오는데, 정보가 곧 힘인 시대에 디스플레이는 점점 더 중요한 디바이스가 될 것”이라고 말했다.

마지막으로 “이번 과제가 원천기술과 관련돼 기업들의 관심이 높다”며 “과제 종료 후에도 상용화시키기 위한 연구를 계속해나갈 예정”이라고 향후 계획을 밝혔다.

출저 : 경희대학교 FOCUS