전용민 교수팀, 고성능·고신뢰성 섬유기반 웨어러블 OLED 전자약 원천 기술 개발

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전용민

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Feb 23, 2024, 2:50:46 AMFeb 23

to Press Coverage

가천대 전용민 교수팀

본교 의공학과 전용민 교수팀이 서울대학교, 충북대학교와 공동연구를 통해 가혹한 환경에서도 신뢰성을 유지하면서, 73% 이상 광 추출 효과가 있는 섬유기반 웨어러블 유기발광다이오드(OLED)를 개발했다. 이 연구 결과(논문명 : Highly Efficient and Reliable Organic Light–Emitting Diodes Enabled by a Multifunctional Hazy Substrate for Extreme Environments)는 지난 12월 국제 저명 저널인 Advanced Functional Materials(IF: 19.924)에 게재됐다.

섬유기반 웨어러블 OLED 기술은 전자약, 센서, 디스플레이, 패션, 헬스케어 등 다양한 분야에 적용이 가능해 활발한 연구가 이뤄지고 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 OLED 전자약을 구현하기 위해 다기능성 봉지막 핵심 기술을 개발했다. 먼저 OLED 소자가 방출하는 빛을 효과적으로 추출하기 위한 광추출기판을 만들었다. 이온빔 처리를 통해 얻은 거친 표면에 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.

다기능성 봉지막이 포함된 섬유기반 OLED 구조

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. 또한 개발한 섬유기반 OLED의 특성 및 수명을 종합적으로 평가했을 때 광효율은 73%, 수명은 4배 이상 증가했다.

이번 연구를 통해 빨아서 쓸 수 있는 OLED 전자섬유 원천기술을 개발했으며 비가 오거나 햇빛이 뜨거운 날씨에도 높은 광효율을 유지해 야외환경에서 착용할 수 있는 전자약, 신생아 황달 치료, 광센서, 디스플레이 등에 활용될 것으로 기대된다.

전용민 교수는 “실제 상용화가 가능한 수준의 섬유기반 웨어러블 OLED 성능과 신뢰성을 확보했다”며 “다양한 유기소자들에도 적용 가능한 원천 기술이기 때문에 섬유기반 유기전자약 유기태양전지, 유기광센서 등 다양한 분야에도 활용 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다.