빨아서 쓸 수 있는 OLED 전자섬유 기술이 개발됐다. 비가 오거나 햇빛이 뜨거운 날씨에도 높은 광효율을 유지해 야외환경에서 착용할 수 있는 디스플레이, 전자약 등에 활용될 것으로 기대된다.

한국연구재단은 충북대 반도체공학부 권정현 교수, 가천대 의공학과 전용민 교수, 서울대 물리천문학부 전헌수 교수 공동연구 팀이 가혹한 환경에서도 신뢰성을 유지하면서, 73% 이상 광 추출 효과가 있는 섬유기반 웨어러블 유기발광다이오드(OLED)를 개발했다고 20일 밝혔다.

섬유기반 웨어러블 OLED 기술은 디스플레이, 패션, 헬스케어 등 다양한 분야에 적용이 가능해 활발한 연구가 이뤄 지고 있다. 하지만 야외에서 사용하기에는 광효율이 낮은데다 고온, 강한 자외선 등에 매우 민감해 발광 특성을 잃기 쉽다. 수분에도 취약해 세탁할 수 없는 점 등이 실용화의 큰 장벽이었다.

연구팀은 고성능, 고신뢰성 섬유기반 웨어러블 OLED를 구현하기 위해 다기능성 봉지막 핵심 기술을 개발했다. 먼저 OLED 소자가 방출하는 빛을 효과적으로 추출하기 위한 광추출기판을 만들었다. 이온빔 처리를 통해 얻은 거친 표면 에 수용성 층을 코팅하여 우수한 균일성과 쉬운 전력 제어로 표면의 초소수성을 달성했다.

해당 기판 위에는 나노층화 기반 분산 브래그 반사경과 기능성 폴리머를 기반으로 다중 장벽 필름을 제작, 가스확산장벽과 자외선 필터 역할을 동시에 부여했다.

이번 연구의 다기능성 봉지막 기술 성능은 수증기 투과율이 일반 OLED 패널에 요구되는 고성능(10-6 g/m-2/day)을 충족했고 자외선 투과율은 3% 미만을 달성했다. 또 개발한 섬유기반 OLED의 특성 및 수명을 종합적으로 평가했을 때 광효율은 73%, 수명은 4배 이상 증가했다.

공동 제1저자인 전용민 교수, 이태윤 박사는 “실제 상용화 가능한 수준의 섬유기반 웨어러블 OLED 성능 및 신뢰성을 확보했다”며 “다양한 유기소자들에도 적용 가능한 원천 기술이기 때문에 섬유기반 유기전자약 유기태양전지, 유기광센서 등 다양한 분야에도 활용 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기본연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 재료 및 응용 분야의 대표 권위지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 2023년 12월 29일 게재됐다.

[전국매일신문] 대전/ 정은모기자
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