[비욘드포스트 이봉진 기자] 동국대 물리학과 류승윤 교수(교신저자), 이창민 박사후연구원(제1저자)으로 구성된 연구팀이 자연에서 얻은 미세광물 규조토(diatomite)를 활용해 유기 발광다이오드(OLED)의 발광 효율을 획기적으로 높이는 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.
이번 연구는 복잡한 자연 미세구조를 가진 규조류를 이용해 차세대 대면적·유연 OLED의 성능을 높일 수 있는 저비용·친환경 기술이다. 연구팀은 규조토 농도 최적화 조건에서 가장 높은 발광 효율을 달성했으며, 비싼 나노소재나 복잡한 공정을 거치지 않고도 전류 및 전력 효율이 기존 방식 대비 크게 향상됨을 입증했다.
이 외에도 연구팀은 전산 시뮬레이션을 통해 규조토의 다공성 구조가 다중 산란을 유발해 광추출 효율을 높이는 메커니즘을 규명했다.
규조토 기반 광추출 메커니즘, 규조토의 다공성 구조가 광자를 가두고 산란시키며, 내부 굴절과 다중 산란 과정을 통해 광추출 효율(outcoupling efficiency)을 향상시킴. (사진제공=동국대)
양자역학적으로 입자의 성질을 갖는 포톤의 multiple-scattering(다중 산란)과 파동의 성질을 갖는 wave-interference(파 간섭) 사이의 보강간섭이 발생한 후, 최적 조건에 따라 photon avalanche(광사태)가 발생할 가능성을 보여준 것이다.
또한, 제작된 1,500㎟ 면적의 대형·플렉서블 OLED는 균일한 전기발광과 뛰어난 기계적 유연성을 보여주었으며, 100회 이상의 반복 굽힘 시험에서도 안정적인 발광 특성을 유지하였다.
이번 연구에는 동국대학교 물리학과 류승윤 교수(교신저자), 이창민 박사(공동 제1저자), 고려대학교 세종캠퍼스 백승필 교수(공동 교신저자), 산업기술연구소 민기하 박사(공동 제1저자), 경희대학교 김경호 교수(공동 교신저자) 등 국내외 연구진이 참여했다.
연구 결과는 세계적 광학·재료 분야 학술지 Advanced Optical Materials (I.F. 7.2, 관련 분야 상위 11.6%) 2026년 2월호에 “Enhancing Organic Light-Emitting Diode Performance Using Naturally Derived Diatomite: A Cost-Effective and Eco-Friendly Strategy”라는 제목으로 게재되며, 표지논문(Front Cover)으로 선정됐다.
한편, 본 연구는 한국연구재단의 기초연구사업 중견후속과제를 비롯해, 지역혁신 선도연구센터(RLRC) 사업, 소재부품기술개발(R&D) 사업(산업통상자원부 지원)의 지원을 받아 수행됐다.
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