'웨어러블 투명 QLED를 제작' 성공

2017 MRS (Materials Research Society, 재료 및 반도체 분야 최고 권위 국제학회) , '최우수 포스터상' 수상

해외대학에서 박사후 연구과정(Post Doc), 학계나 삼성과 같은 업계에서 차세대 기술을 개발의 꿈

서울대 공대에서 박사과정 중인 김동찬 연구자(화학생물공학부 김대형 교수연구실)는 2017년 11월 27일부터 2017년 12월 1일까지 미국 보스턴에서 열린 2017 MRS (Materials Research Society, 재료 및 반도체 분야 최고 권위 국제학회) 에 포스터 발표 부문으로 참가하여, 최우수 포스터 상(Best Poster Awards)을 받았다.

김 연구자의 연구주제는 “투명한 웨어러블 양자점(퀀텀 닷, Quantum dot) 발광 소자 개발”이다. 이는 차세대 디스플레이가 나아가야 할 방향을 제시하는 것으로, 현재 TV를 비롯한 디스플레이 시장은 유기물을 사용한 LED, 즉 OLED가 선도하고 있다. OLED TV는 기존의 LCD TV와 비교하였을 때 더 사실적인 색감과 낮은 소비전력, 그리고 플렉서블 타입으로 제작하기 용이한 점 등 수 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 이같은 OLED에도 몇 가지 한계 및 문제점 들이 있어, 삼성 등 디스플레이 선도 업계들은 OLED를 대체할 차세대 디스플레이로 양자점을 사용한 LED (Quantum Dot LED, 줄여서 QLED)를 연구하고 있는 상황이다. 양자점, 즉 퀀텀 닷이란 약 10 나노미터 크기의 무기 반도체 나노물질을 뜻하는 용어로서, 매우 뛰어난 광학적 성질을 가지고 있기 때문에 발광 소자에 사용할 물질로 최근 각광받고 있다. 아직은 연구단계이지만 가까운 미래에 QLED를 사용한 TV가 상용화되어 디스플레이 시장을 이끌어갈 전망이다.

한편, 투명한 디스플레이는 현재 디스플레이 업계의 새로운 트렌드다. 빛이 나오는 화면을 투명하게 만들게 되면, 투명한 TV나 자동차 앞 유리 디스플레이 그리고, 스마트 안경 등 영화에 나오던 디스플레이를 그대로 재현할 수 있게 되며, 더욱 더 편리한 생활을 할 수 있게 도와준다. 더불어, 이러한 화면을 웨어러블한 형태로 제작하게 되면 휘어지거나 늘어나는 화면을 구현할 수 있어 더욱 활용도가 늘어나게 된다.

위는 투명한 웨어러블 QLED의 모습이다. 왼쪽 꽃사진을 보면 불이 켜지지 않았을 때는 굉장히 투명하다가, 불이 켜지면 나비모양으로 밝게 빛나게 된다. 오른쪽 사진은 피부 위에 부착한 웨어러블 형태의 QLED 모습. 역시 불이 켜지지 않았을 때 (왼쪽 아래 작은 사진)는 피부가 그대로 보이다가 불이 켜지면 별 모양으로 밝게 빛나는 것으로, 인위적으로 구겨도 빛이 난다.

김 연구자는 서울대학교 공과대학 화학생물공학부 김대형, 현택환 교수의 지도를 받아 투명한 QLED를 연구하였고, 뛰어난 성능을 가진 투명한 QLED를 개발한 후 이를 머리카락 두께의 약 30분의 1인 3 마이크로미터 의 두께로 만들어 피부에 부착하는 등 웨어러블한 투명 QLED를 제작하는데 성공한 것이다. 김 연구자가 공동 1저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지인 어드밴스드 머티리얼즈 (Advanced Materials 2017, 1703279. https://doi.org/10.1002/adma.201703279) 에 발표되었다.
    
이같은 연구 성과는 디스플레이 분야에 크게 활용될 수 있으며, QLED는 OLED를 대체할 차세대 디스플레이로 각광을 받고 있다. 또한 투명한 디스플레이 역시 창문이나 안경, 자동차 앞유리 디스플레이 등 다양한 분야에서 쓰일 수 있으며, 이를 매우 얇게 만들어 웨어러블 타입으로 제작하게 되면 활용 분야가 더욱 많아질 것으로예상된다. 이 같은 연구 결과를 2017 MRS에 포스터 부문으로 제출하여, 심사위원들의 심사 끝에 Best Poster Awards 를 받게 되었다.

김 연구자는 어려부터 수학 및 과학에 흥미를 느껴 장래에 과학자의 꿈을 가졌다. 현재도 그 꿈에 변함이 없으며, 학부는 KAIST에서 수학하고, 서울대 대학원에서 박사과정 중이며, 점차 목표에 가까이 다가가는 중이다. 박사과정이후에는 해외대학에서 박사후연구과정(Post Doc)을 거쳐 학계나 삼성과 같은 전자회사에 입사하여 차세대 기술 개발 연구를 꿈꾸고 있는 기대되는 젊은 과학도이다.