서울대 이태우 교수팀, 네이처·사이언스 동시 게재...차세대 디스플레이 기술 세계 선도

신축형 OLED와 페로브스카이트 디스플레이 난제 동시 해결, 한국 디스플레이 기술력 입증

[한국정보기술신문] 서울대학교 재료공학부 이태우 교수 연구팀이 세계 최고 권위의 과학학술지 네이처와 사이언스에 차세대 디스플레이 관련 논문을 동시 게재하는 쾌거를 달성했다. 동일 연구자가 같은 날 두 학술지에 논문을 발표하는 것은 세계적으로도 극히 이례적인 사례로 평가받고 있다.

서울대 공과대학은 16일 이태우 교수팀이 지난 15일 네이처와 사이언스에 각각 신축형 OLED와 페로브스카이트 디스플레이 기술에 관한 혁신적 연구 성과를 발표했다고 밝혔다. 이번 성과는 한국 디스플레이 기술의 세계적 위상을 재확인시키는 계기가 될 것으로 기대된다.

신축형 OLED 외부양자효율 17% 달성

네이처에 게재된 연구는 완전 신축형 OLED에서 외부양자효율 17%를 달성한 성과를 담고 있다. 이는 기존 신축형 OLED의 낮은 효율 문제를 해결한 세계 최고 수준의 성능이다.

연구팀은 절연성 탄성체에 막힌 삼중항 에너지 전달 문제를 엑시플렉스라는 새로운 에너지 전달 메커니즘으로 해결했다. 여기에 맥신 기반 신축 전극을 추가로 도입해 소자를 60%까지 늘려도 성능과 밝기 저하가 없는 디스플레이를 구현했다.

이 기술은 피부, 옷, 사물 등 불안정한 환경에서도 충격과 인장을 견딜 수 있어 향후 헬스케어 및 지능형 디스플레이에 폭넓게 응용될 전망이다. 특히 성숙 단계에 접어든 OLED 분야에서 네이처 논문이 게재되는 것은 한국 OLED 연구 역사상 처음이다.

페로브스카이트 수명 문제 획기적 해결

사이언스 표지 논문으로 선정된 연구는 페로브스카이트 나노결정의 치명적 단점이었던 수명 문제를 해결한 내용을 담고 있다. 이태우 교수팀은 2015년 최초의 고효율 페로브스카이트 발광다이오드를 개발해 사이언스에 발표한 이후 두 번째 논문 게재다.

연구팀이 개발한 계층적 쉘 기술은 페로브스카이트 나노결정의 구조적 결함을 보완해 외부양자수율을 이론적 한계치인 91.4%까지 끌어올렸다. 기존 양자점 및 형광체가 오랫동안 넘지 못했던 65%의 벽을 훨씬 뛰어넘은 것이다.

고온다습한 환경에서도 3000시간 이상 견디는 안정성을 확보했으며, 3500 PPI 이상의 초고해상도 패터닝도 가능하다. 연구팀은 교원 창업기업인 에스엔디스플레이와 협력해 10.1인치 태블릿부터 75인치 TV까지 프로토타입 디스플레이를 구현했다.

디스플레이 산업 게임 체인저 기대

페로브스카이트 나노결정은 색 순도, 색 구현 영역, 가격, 흡광도, 소비 전력 등 모든 특성에서 기존 양자점보다 우위에 있다. 특히 한국이 디스플레이 원천 재료를 최초로 보유하게 됨에 따라 외국에 지불하던 로열티 부담에서 벗어날 수 있게 됐다.

이번 기술은 차세대 초고화질 TV와 증강현실, 가상현실, 몸에 붙이는 헬스케어 디스플레이 등 미래 산업의 핵심 기술로 널리 응용될 것으로 예상된다.

이태우 교수는 "페로브스카이트의 효율과 안정성을 동시에 확보한 사이언스 논문, 신축 시에도 고효율을 유지하는 OLED를 구현한 네이처 논문은 각각 독립적으로도 매우 의미 있는 디스플레이 연구의 진전"이라며 "한 연구실에서 두 개의 세계적 난제를 동시에 해결한 이번 성과는 한국 디스플레이 기술의 초격차 우위를 확고히 다지는 계기가 될 것"이라고 밝혔다.

한편 네이처와 사이언스는 인공지능 단백질 설계로 2024년 노벨화학상을 수상한 데이비드 베이커 워싱턴대 교수 등 세계적 연구진이 논문을 발표하는 최고 권위의 학술지다. 이태우 교수팀은 2014년 페로브스카이트 분야가 태동할 시기에 최초의 원천 특허를 출원했으며, 에스엔디스플레이를 통해 상업화에 힘쓰고 있다.

한국정보기술신문 정보통신분과 송유찬 기자 news@kitpa.org