성신여자대학교(총장직무대리 이원호)는 청정신소재공학과 이윤호 교수가 미국 에모리대학교(Emory University) 레티안 도우(Letian Dou) 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 차세대 디스플레이 소재인 ‘페로브스카이트 LED’를 대면적으로 제작할 수 있는 혁신 공법을 확보했다고 4일 밝혔다.

현재 차세대 디스플레이 소자로 주목받고 있는 페로브스카이트 LED는 선명한 색 재현력과 낮은 제조 비용으로 관련 산업에서 각광받고 있으나 화면을 크게 제작할 때 용매가 증발하며 테두리 입자가 뭉치는 ‘커피링 현상’이 상용화의 큰 기술적 장벽이었다. 이 교수와 공동연구팀은 이를 해결하기 위해 증발 특성이 다른 세 가지 물질을 조합한 ‘3원 용매 시스템’을 구축하고 넓은 기판에서도 결함 없는 균일한 초박막을 형성하는 데 성공했다.

이번 연구를 통해 새로운 공법으로 탄생한 소자는 소면적에서 25% 이상의 높은 효율을 기록했을 뿐만 아니라 수십 배 확대된 대면적(240mm²)에서도 약 19%의 효율을 유지함으로써 면적이 커질수록 성능이 급격히 저하되던 기존의 한계를 극복한 것으로 대면적 페로브스카이트 LED 분야에서 세계 최고 수준의 성능을 입증했다.

또한 연구팀은 해당 기술을 활용해 피부 아래 정맥을 선명하게 투영하는 ‘정맥 이미징’ 시연에도 성공하며 산업적 확장성을 증명했다. 이는 향후 디스플레이뿐만 아니라 의료 진단 기기, 생체 인식 시스템, 웨어러블 센서 등 차세대 첨단 산업 전반에 걸쳐 이 기술이 폭넓게 활용될 수 있음을 시사한다.

이윤호 성신여대 청정신소재공학과 교수는 “대면적 페로브스카이트 소재를 실제 산업 현장에 도입할 수 있는 과학적 토대를 마련했다는 데 의의가 깊다”며 “앞으로 디스플레이, 반도체, 태양전지 등 다양한 광전자 분야의 상용화를 앞당길 핵심 원천이 될 것”이라고 전했다.

세계적 학술지인 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances, IF 12.5)’ 최신호에 게재된 이번 연구는 성신여대 이윤호 교수가 교신저자로 참여했으며 한국연구재단의 ‘우수신진연구(씨앗연구)’와 ’신진연구(유형 A)’ 지원으로 수행됐다.