KAIST 유승협 교수 연구팀…대중화·시장 성장 기여 전망

[ 시티저널 허송빈 기자 ] KAIST 전기·전자 공학부 유승협 교수 연구팀이 무기 LED에 상응하는 높은 효율의 유기 발광 다이오드(OLED)를 구현하는 데 성공했다.

연구팀은 OLED의 광 추출용으로 개발됐던 여러 방법 가운데 실용화 가능성이 가장 큰 기술인 나노 입자 기반 광 산란층을 소자 외부에 도입하는 방법에 주목했다.

특히 광 산란을 이용한 기존 OLED 광 추출 향상 연구가 반복적인 실험을 통해 경험적인 방식으로 이뤄졌던 것과는 다르게 연구팀은 종합적이고 분석적 방법론을 정립해 최대 효율을 이끌어낼 수 있는 구조를 이론적으로 예측했다.

OLED에 광 추출 구조를 적용해 가능한 최대의 효율에 도달하기 위해선 광 추출 구조와 OLED 구조를 각각이 아닌 전체로 보고 최적화를 이뤄야 한다.

연구팀은 산란 현상을 수학적으로 기술하는 이론을 OLED 발광 특성 예측 모델과 최초로 결합해 여러 구조를 갖는 수많은 소자의 특성을 짧은 시간에 예측했고, 이를 기반으로 최대 효율을 갖는 최적 구조를 이론적으로 예측하는 데 성공했다.

연구진은 이론적으로 예측된 최적의 광 산란 필름을 실험적으로 구현하고 이를 고효율 유기 발광 소재를 이용한 소자 구조에 접목해 56%의 외부 양자 효율과 221lm/W의 전력 효율을 이끌어냈다.

이는 큰 렌즈나 내부 광 추출구조 없이 구현된 OLED 단위 소자 효율로는 최고의 결과다.

이번 연구는 서울대학교 재료공학부 김장주 교수, 경상대학교 화학과 김윤희 교수 연구팀과의 협력을 통해 이뤄진 것으로 이 기술을 통해 OLED 조명의 대중화와 시장 성장에 이바지할 수 있을 전망이다.

KAIST 송진욱 박사 과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 8월 10일자 온라인 판에 게재됐다.

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