경상국립대(GNU·총장 권순기) 자연과학대학 화학과 김윤희 교수팀이 서울대학교 재료공학과 김장주 교수(현 주암 CEO)팀과 공동으로 안트라센 유도체를 기반으로 하는 청색 형광 유기발광다이오드(OLED)의 이론적 한계를 뛰어넘는 고색순도 고효율 청색 OLED를 개발하는 데 성공했다.
이번 연구는 형광 OLED의 이론적 효율 한계를 깨뜨린 성과로 재료 분야 저명 국제학술지인 '어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)'(IF=30.849) 1월 7일자에 표지논문(Inside Front Cover)으로 게재됐다.
현재 상용화된 OLED 재료는, 녹색과 적색의 경우 고효율 인광 재료(내부 양자 효율 100%)를 사용하는 반면 청색의 경우 색순도 등의 문제로 인해 상대적으로 낮은 효율인 형광 재료(내부 양자 효율 25%)를 사용하고 있다.
최근 형광 재료에서도 삼중항-삼중항 소멸을 통한 삼중항 여기자 수확을 통해 청색 형광 효율을 올리려는 다양한 연구가 진행되고 있다.
이번 연구는 새롭게 설계된 안트라센 유도체를 효율 향상층으로 제작된 소자 구조를 통해 이론적 한계치 발광 여기자 생성 비율(40%)을 뛰어넘는 50%를 구현해 고효율 고색순도 청색 OLED 개발에 성공한 것으로, 고색순도 고효율의 형광 OLED를 개발한 것은 현재 상용화에 가장 시급히 해결해야 하는 과제 가운데 하나로 이번 연구 성과는 청색 형광 OLED 분야 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.
경상국립대는 이미 20년 전부터 OLED 재료를 연구해 왔으며 지난 2008년부터 지식경제부에서 지원하는 OLED 재료개발 인력양성 컨소시엄을 운영해 우수한 인력을 배출하고 훌륭한 연구 결과를 도출했다. 또한 지난 2011년부터 경상국립대/삼성 디스플레이 OLED센터를 유치해 활발한 산학연구를 진행하고 있다.
또한 경상국립대 이 분야의 졸업생들은 삼성디스플레이, 삼성전자, LG전자, SK에너지, 제일모직, 두산, 덕산네오룩스, LT소재, 머크, 동진세미켐, 욱성화학, SFC 등 자신의 연구 분야로 속속 취업하고 있어 연구개발은 물론 인력양성에서도 전국적인 경쟁력을 자랑하고 있다.
진주=강연만 기자 kk77@kukinews.com
◆경상국립대 물리학과 김경현 학생, 제1저자로 SCI급 국제논문 발표
경상국립대(GNU·총장 권순기) 자연과학대학 물리학과 4학년 김경현 학생이 제1저자로 참여한 연구 결과가 고분자 분야에서 권위 있는 학술지인 '폴리머스(Polymers)'(IF=4.329)에 게재됐다.
논문 제목은 '카본 블랙 및 실리카 필러 농도에 따른 니트릴 부타디엔 고무의 유전 완화 특성 연구(Influence of Carbon Black and Silica Fillers with Different Concentrations on Dielectric Relaxation in Nitrile Butadiene Rubber Investigated by Impedance Spectroscopy)'다.
김경현 학생은 한국원자력안전기술원(KINS) 진주지방방사능측정소에 근무하며 한국표준과학연구원(KRISS)의 정재갑 박사(수소에너지소재연구센터 책임연구원)와 약 2년간 협력해 연구를 수행했다.
니트릴 부타디엔 고무(NBR; Nitrile Butadiene Rubber)는 수소 청정에너지 산업에 응용되는 고무 계열 소재다. 특히 온도가 아주 낮은 액체수소를 보관하기 위한 탱크를 밀봉하는 소재로 널리 활용되며, 카본 블랙과 실리카 필러는 고무의 물리적·전기적 성질을 강화시키는 데 주로 쓰이는 첨가물이다.
김경현 학생은 임피던스 분광학 기법으로 카본 블랙과 실리카 필러를 절연체인 NBR에 첨가하여 사슬 구조의 유전 완화 현상이 외부 전기장에 반응하는 시간이 달라지는 현상을 관측했다. 또한 카본 블랙 필러가 고무의 전기전도성을 크게 향상시킨다는 것을 관측했다.
경상국립대 물리학과 이종진 교수(학과장)는 "일반적으로 학부생이 대학원생과 함께 공동저자로 SCI급 국제학술지에 논문을 게재하는 사례는 드물게 있으나, 이처럼 학부생이 제1저자로서 논문을 게재하는 전체 과정에서 주도적인 역할을 수행하는 경우는 흔하지 않은 일이다. 특히 제대로 된 동료평가 과정을 직접 경험한 것은 앞으로의 연구 경력을 이어나가는 데 소중한 경험이 될 것이다"고 말했다.
김경현 학생은 "프로젝트를 완수한 경험이 생기니 자신감이 생긴다. 첫 데이터 수집부터 논문 게재 승인에까지 우여곡절이 많았는데, 그 기간은 배우는 시간이었다"며 "코로나 시기여서 오히려 프로젝트에 몰두할 수 있었다"고 말했다.
