▲ 서울대학교 반도체공동연구소 지능형 디스플레이 및 센서 연구실 사진(좌측: 전기정보공학부 이재상 교수(교신저자), 우측: 양광모 박사과정생(1저자))[출처=서울대학교 공과대학]서울대 공과대에 따르면 전기정보공학부 이재상 교수 연구팀이 삼성전자 SAIT(Samsung Advanced Institute of Technology)와 공동 연구를 통해 유기 발광다이오드(OLED, Organic Light-Emitting Diode) 성능을 저하시키는 핵심 메커니즘을 규명했다.OLED는 현재 스마트폰, 태블릿, 워치, TV 등 주요 IT 기기의 디스플레이에 활용되고 있다. 가까운 미래에 가상현실(VR), 차량용, 자유형상 및 신축성 디스플레이 등 사용처가 더욱 확장될 것으로 기대되는 주요 국가 전략기술이다.하지만 소자의 제한적인 발광 효율과 구동 수명, 그리고 이에 따른 번인 현상(Burn-in) 등이 OLED의 산업적 성장을 저해하는 치명적 기술 장벽이 존재한다.이를 극복하기 위해 서울대-삼성전자 SAIT 연구팀은 OLED 성능을 치명적으로 감소시키는 핵심인자, ‘계면 엑시톤-폴라론 소거(exiton polaron quenching)’ 현상의 존재 가능성을 이론적으로 제시하고 실험적으로 검증하는 데 성공했다.OLED는 다층의 유기반도체 박막으로 이루어진 발광다이오드 소자로 발광층 내부에 주입된 양·음전하가 엑시톤(양-음전하쌍)을 형성하고 엑시톤이 방사결합함으로써 빛이 방출되도록 설계돼 있다.한편 발광층과 인접한 전하수송층 사이에는 미세한 에너지 장벽이 존재하는데 이는 발광층 내부로 전하 주입을 방해하고 전하를 계면에 축적시키는 요인으로 작용한다.공동연구팀은 계면에 축적된 전하에 의해 발광층 내부의 엑시톤이 소거되는 기제를 이론적으로 제시하고 이를 ‘계면 엑시톤-폴라론 소거’ 현상으로 명명했다.이어 연구팀은 해당 현상을 독립적으로 관측할 수 있는 실험을 고안해 해당 현상의 3대 결정인자(계면 장벽, 엑시톤-폴라론 거리, 엑시톤 소멸시간)를 밝혀냈다.특히 주목할 발견은 ‘계면 엑시톤-폴라론 소거’가 OLED 방출광의 색이나 인광, 형광, 지연형광 등 발광방식에 상관없이 보편적으로 일어나는 현상이며 소자효율 저하의 결정적 요인으로 작용한다는 점이다.공동 연구팀은 해당 현상의 제어를 통해 적·녹·청 인광 OLED 효율이 최소 50% 이상, 청색 소자의 수명이 70% 이상 증대된 결과를 달성했다.연구 결과는 2024년 10월10일 세계적 권위의 물리 학술지 ‘피지컬 리뷰 X(Physical Review X)’에 게재됐다. 한국의 연구기관이 해당 저널에 공학 분야의 논문을 게재한 것은 매우 이례적인 성과라는 평이다.피지컬 리뷰 X는 미국 물리학회(American Physical Society)의 대표적인 오픈 액세스 저널로서 물리학 전 분야에 걸쳐 한 해 200편 내외의 핵심 성과만을 출간한다.다학제 물리 분야 논문 인용지수(JCI) 상위 2.2%이며 이 과정에서 매우 엄격한 심사과정을 거치는 것으로 알려져 있다.  공동 연구팀의 이번 발견은 ‘엑시톤-폴라론 소거’가 발광층 내부에 국한된 현상이라는 OLED 산·학계의 통념을 뒤집은 중요한 성과로 평가된다.이번 연구를 통해 해당 현상이 발광층과 전하수송층 사이의 ‘이종계면’에 걸쳐 발생할 수 있으며 그 효과에 의해 OLED 성능이 치명적으로 감소된다는 사실을 세계 최초로 검증했기 때문이다.한편 본 논문의 1저자인 양광모 박사과정 연구원은 이재상 교수의 지도 하에 청색 OLED 수명을 획기적으로 향상시키는 후속연구를 수행하고 있다. 본 연구는 삼성전자 SAIT, 한국연구재단, 한국산업기술기획평가원, 4단계 BK21 사업의 지원으로 수행됐다.이재상 교수는 “계면 엑시톤-폴라론 소거는 상대적으로 효율이 낮고 수명이 짧은 청색 OLED 상용화를 위해 반드시 극복해야 하는 현상이다. 따라서 본 연구는 향후 청색 OLED 연구·개발 방향에 기여하는 바가 있을 것으로 예상된다”고 밝혔다.◇ 참고 자료· 논문제목: Interfacial Exciton-Polaron Quenching in Organic Light-Emitting Diodes· 게재저널: Physical Review X· 제1저자: 양광모(서울대학교)· 교신저자: 이재상(서울대학교), 김지환(SAIT)

글로벌 친환경 전기제품업체 ReneSola Ltd.에 따르면 최근 몇년간 인도네시아 내 발광다이오드(LED) 시장은 연평균 20~30%씩 성장하고 있다.기존에 널리 사용됐던 백열전구에 비해 수명도 길고 전기사용량도 절약되는 LED의 수요가 꾸준히 증가했기 때문이다. 정부에서도 이같은 추세를 반기는 분위기다.2009년 LED가 처음 도입된 이후 정부와 기업은 공급형 정책을 통해 가계에 LED를 보급했다. 이후 2016년 8000만개가 판매됐고 지난해인 2017년에는 1억개를 넘어섰다.LED의 경우 비용측면에서 매우 효율적이기 때문에 향후에도 수요는 지속될 것으로 전망된다. 올해 2018년 국내 LED 판매량은 1억2000만개에 달할 것으로 예상된다.▲ReneSola Ltd. 로고

글로벌 친환경 전기제품업체 ReneSola Ltd.에 따르면 최근 몇년간 인도네시아 내 발광다이오드(LED) 시장은 연평균 20~30%씩 성장하고 있다.기존에 널리 사용됐던 백열전구에 비해 수명도 길고 전기사용량도 절약되는 LED의 수요가 꾸준히 증가했기 때문이다. 정부에서도 이같은 추세를 반기는 분위기다.2009년 LED가 처음 도입된 이후 정부와 기업은 공급형 정책을 통해 가계에 LED를 보급했다. 이후 2016년 8000만개가 판매됐고 지난해인 2017년에는 1억개를 넘어섰다.LED의 경우 비용측면에서 매우 효율적이기 때문에 향후에도 수요는 지속될 것으로 전망된다. 올해 2018년 국내 LED 판매량은 1억2000만개에 달할 것으로 예상된다.

일본 히타치제작소(日立製作所)는 2016년 9월 아시아와 중동지역을 대상으로 신형 기계실이 필요 없는 엘리베이터를 발매한다고 밝혔다.국내에서 개발한 최신 엘리베이터로 발광다이오드(LED)를 사용해 에너지를 절약할 수 있다. 당사는 태국, 필리핀, 인도 등 아시아와 중동에서 5000대의 수주를 목표로 한다.

일본 미쓰비시전기(三菱電機)는 2016년 8월 25일 냉장고 시리즈 ‘스마트대용량WX'를 발매할 예정이라고 밝혔다.3색 발광다이오드(LED)의 빛을 받아 야채의 비타민 C의 양을 늘리고 밀폐성을 향상시켜 신선도를 유지한다. 비타민 C는 약 23% 증가하고 건조는 44% 정도 억제된다. 

일본 미쓰비시전기(三菱電機)의 자료에 따르면 2016년 7월 발광다이오드(LED) 조명을 사용해 인공적으로 양배추와 잎채소 등 광합성을 촉진하는 냉장고를 순차적으로 발매한다.건강에 대한 인식도가 높은 소비자를 대상으로 하며 예상 가격은 약 27만~43만 엔이다. 냉장고 야채실의 내부에 탑재한 LED라이트가 청색, 적색, 녹색의 빛을 순차적으로 비추는 방식이다.

일본 전자기기업체 파나소닉(パナソニック)은 2018년 조명사업의 매출액 4000억엔(약 4조2986억원)을 목표로 한다고 밝혔다.주요 전략은 ▲국내 시설용 발광다이오드(LED)조명 생산능력 30% 증강 ▲인도네시아에서의 판매확대 ▲기존 광원기술을 활용한 야금사업 전개 등이다.첫째, 국내 사업은 올해 ‘일체형 LED기반 조명 iD시리즈’를 제조하는 니가타 공장에 11억 엔을 투자해 생산능력을 30% 향상시킨다. 이에 새로운 부가가치상품의 창출과 점유율을 확대한다.둘째, 해외 사업으로 주택 및 비주택용 조명기구를 판매하는 인도네시아에서의 판로를 개척해 2018년 판매점 수를 현재에 비해 1.9배 확대한다. 또한 제품의 부품번호를 1.6배 증가해 매출 100억 엔을 목표로 한다.셋째, 새로운 사업으로 강도, 경도, 내열성을 겸비한 텅스텐의 제조기술을 응용한 야금사업을 시작한다. 기존 조명의 개발 및 제조를 통해 노하우를 축적해 왔다. 향후 100억 엔 매출을 목표로 한다.▲니가타공장 이미지(출처 : 파나소닉)

일본 전자기기업체 파나소닉(パナソニック)은 2018년 조명사업의 매출액 4000억 엔을 목표로 한다고 밝혔다. 국내 시설용 발광다이오드(LED)조명의 생산능력을 30% 증강시켜 목표를 달성할 계획이다.

▲ 일본 가전제품 재활용업체인 하리타금속 공장 전경 [출처=홈페이지]일본 가전제품 재활용업체인 하리타금속(ハリタ金属)은 2016년내 가정용플라스틱제품업체 아이리스호야마와 호세대학과 공동으로 수명이 다한 발광다이오드(LED)조명을 재활용하는 구조를 실용화할 방침이라고 밝혔다.기업간의 환경에 대한 의식이 강해지는 것을 배경으로 자원의 효율적인 이용을 촉진하는 것이 목적이다.