중앙대, 차세대 OLED 상용화 앞당길 기술 개발

[이데일리 신하영 기자] 중앙대가 4세대 OLED 기술 상용화를 앞당길 핵심 기술을 개발했다.

왼쪽부터 성균관대 신동진 박사과정생, 강지훈 박사과정생, 이준엽 교수, 중앙대 김재민 교수(사진 제공=중앙대)

중앙대는 김지민 첨단소재공학과 교수가 성균관대 이준엽 교수와의 공동 연구에서 인광 감광형 형광(PSF) 유기발광다이오드(OLED) 소자 구현에 성공했다고 11일 밝혔다.

OLED는 내부에서 발생한 에너지가 빛으로 얼마나 효율적으로 전환되는지가 성능을 좌우한다. PSF OLED는 높은 효율과 수명을 동시에 확보하는 기술이다. 하지만 효율에 이로운 포스터 에너지전이(FRET)와 손실을 유발하는 덱스터 에너지전이(DET)가 동시에 발생, 기존의 해석법으로는 각 전이 속도를 정확히 구분해 내지 못하는 ‘다중 해(multiple-solution) 문제’가 존재한다.

김 교수팀은 PSF OLED 내부에서 일어나는 포스터 에너지전이(FRET)와 덱스터 에너지전이(DET) 속도를 독립적으로 정량화하는 ‘멀티스케일 에너지 전이(MET) 모델’을 개발했다. 이를 통해 기존에는 구분이 어려웠던 에너지 전달 과정을 정량적으로 분석할 수 있게 됐다. 추가 실험 없이도 다양한 조건에서의 에너지 흐름을 예측할 기반을 마련한 것이다.

연구팀은 이 모델을 검증하기 위해 입체적 부피가 큰 작용기를 도입한 신규 인광 감광제인 ‘Pt-BS’를 설계했다. 분석 결과 Pt-BS는 기존 감광제 대비 DET를 31.8% 억제하고 빛으로 전환되는 효율은 120% 향상됐다.

이번 연구는 중앙대 김재민 교수 연구팀과 성균관대 화학공학부 이준엽 교수 연구팀이 공동으로 진행했다. 성균관대 신동진, 강지훈 박사과정 연구원이 제1 저자로, 중앙대 김재민 교수와 성균관대 이준엽 교수가 교신저자를 맡았다. 연구 성과는 화학공학 분야 저명 국제학술지(Chemical Engineering Journal)에 게재됐다.

김재민 교수는 “이번 MET 모델은 분자 설계와 소자 분석을 유기적으로 연결해 OLED의 물리적 한계를 극복할 수 있는 강력한 도구”라며 “이를 통해 고효율·장수명이 가능한 4세대 OLED 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다.