↑↑ 왼쪽부터 DGIST 에너지환경연구부 송성규 전임연구원과 정순문 책임연구원. DGIST 제공

DGIST 에너지환경연구부 정순문 박사 연구팀이 잘 늘어나고 다양한 환경에서도 끄떡 없이 작동하는 신개념 전계발광소자를 개발했다. 기존의 한계를 극복해 외부 환경 변화에 강한 전광판과 발광현수막 등 다양한 분야로의 활용이 가능할 것으로 기대된다.

LED나 OLED 디스플레이와 같이 전기를 가하면 물질이 빛을 내는 것을 '전계발광'이라 한다. 일반적으로는 두 개의 평면 전극이 빛을 내는 층을 샌드위치처럼 감싸야 한다. 이 평면 전극에는 주로 금속이나 인듐 주석 산화물이 사용되지만, 이러한 전극은 잘 늘어나지 않기 때문에 유연한 발광소자를 만드는데 어려움이 있었다.

정순문 박사 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 투명하고 신축성이 높으며 전기전도도를 지닌 '이온젤'이라는 특수한 재료를 전극으로 사용한 면내전계(in-plane electric field) 기반 발광소자를 제작했다. 이온젤을 기존처럼 위아래로 끼우는 대신, 발광층 내부에 수평 방향으로 배치해 잘 늘어나면서도 안정적으로 밝은 빛을 내는 발광소자를 개발했다.

연구팀이 개발한 이온젤 기반의 발광소자는 전극이 발광층 내부에 있기 때문에 얼음 속이나 끓는 물과 같은 극한 환경에서도 보호막 없이 잘 작동한다. 일반적으로 이러한 발광소자를 만들 때 보호막을 씌우는 과정이 필요한데, 연구팀이 개발한 이온젤 기반의 발광소자는 이와 같은 과정이 필요 없어 더 쉽고 간단하게 제작이 가능하다. 향후 아웃도어 디스플레이나 발광 현수막 등 기존 발광소자가 접근하기 힘든 영역에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

정순문 박사는 “이번에 개발된 발광소자는 비싼 장비나 복잡한 과정 없이도 만들 수 있고, 다양한 환경에서도 강한 내구성을 보여준다”며, “향후 기존의 디스플레이와는 차별화된 영역에서 활용할 수 있는 소자를 개발하려 한다”고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 세계적 화학공학 국제학술지인 '케미칼 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)'에 게재됐다. 또한 과학기술정보통신부가 추진하는 중견연구자지원사업과 DGIST의 연구지원으로 진행됐다.