연구
< (왼쪽부터) 정연식 교수, 김무현 박사과정, ETRI 권병화 박사 >
우리 대학 신소재공학과 정연식 교수, 전덕영 명예교수, 한국전자통신연구원(ETRI) 권병화 박사 공동 연구팀이 차세대 디스플레이 소자에 적용 가능한 신개념 금속 산화물 복합 나노소재 개발에 성공했다고 19일 밝혔다.
KAIST-ETRI 공동 연구팀은 특정 금속 산화물 나노입자가 다른 산화물 내부에서 나노미터(nm) 크기로 분산될 경우, 접촉면(인터페이스)에서 전하가 교환되면서 전하 전달 복합체(Charge transfer complex)를 형성하는 새로운 현상을 발견했다. 연구팀은 이를 유기발광다이오드(OLED) 등 고부가가치 디스플레이에 적용해 기존 상용 유기 소재 기반의 소자 성능을 뛰어넘는 데 성공했다.
오는 2월에 우리 대학 신소재공학 박사학위 취득 예정인 김무현 연구원이 주도하고 조남명 박사, ETRI 주철웅 선임연구원 등이 참여한 이번 연구는 국제학술지 `네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 1월 10일 字 온라인판에 게재됐다. (논문명: Metal Oxide Charge Transfer Complex for Effective Energy Band Tailoring in Multilayer Optoelectronics)
디스플레이 발광 셀 등 다층구조를 가지는 광전자소자에서 금속 산화물은 우수한 전기적 특성 및 안정성 덕분에 전하 수송 및 주입 층으로 널리 활용되고 있다. 하지만, 유기 발광 다이오드(OLED)에서 퀀텀닷 발광다이오드(QLED), 페로브스카이트 발광다이오드(PeLED)로 이어지는 미래 디스플레이 산업에서 이러한 금속 산화물 소재를 더 유용하게 활용하기 위해서는 에너지 레벨 및 전기전도도와 같은 특성들이 더 넓은 범위에서 제어될 수 있어야 한다.
이는 유기 발광 소재, 퀀텀닷, 페로브스카이트 등으로 발광층 소재가 매우 다양해짐에 따라 디스플레이 소자들의 성능을 극대화하기 위해서는 각각의 시스템에 최적화된 전기적 특성을 제공해야 하기 때문이다.
연구팀은 에너지 레벨 차이가 있는 두 금속 산화물 사이에서 일어나는 전하 전달(Charge transfer) 현상에 주목했다. 전하 전달 복합체는 마치 건포도 빵의 형태와 유사한 구조로 되어 있는데, 건포도(나노입자)를 더 넣게 되면 더 많은 당분(전하)이 빵(매트릭스)으로 이동하여 빵 전체가 더 달콤해지는 원리로 비유될 수 있다.
< 그림 1. 건포도 빵 구조의 산화니켈, 산화 몰리브덴 전하 전달 복합체 및 소자 성능 >
이 새로운 개념을 산화 몰리브덴(MoO3) 나노입자와 산화니켈(NiO)의 조합으로 구현해 두 금속 산화물의 전하 전달 현상을 효과적으로 유도했으며, 광범위한 에너지 레벨 조절 능력 및 최대 2.4배의 전기전도도 향상을 달성했다. 이를 녹색과 청색 OLED에 적용했고 기존의 상용 유기 소재를 적용한 소자보다 32% 더 우수한 외부양자효율을 달성함으로 높은 범용성과 성능을 입증했다.
신소재공학과 정연식 교수는 "이번 기술은 핵심 소재의 성능 제어 방법을 혁신함으로써, 실감형 메타버스 구현에 꼭 필요한 최첨단 디스플레이 구현에 기여할 것ˮ이라고 전망했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 및 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리지원사업(단장 최성율), 글로벌프런티어 사업(단장 김광호) 및 나노·소재기술개발사업, 그리고 산업통상자원부에서 추진하는 소재부품장비혁신 Lab기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
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연구 1%의 벽 넘었다… 친환경 초소형 반도체 밝기 18배 향상
TV, 스마트폰, 조명처럼 빛을 내는 반도체는 우리 일상 곳곳에 쓰이고 있다. 하지만 친환경 반도체를 만들기 위해서는 아직 넘어야 할 기술적 장벽이 많다. 특히 머리카락 굵기(약 10만 나노미터)보다 수만 배 작은 크기의 나노 반도체는 이론적으로는 밝은 빛을 낼 수 있지만, 실제로는 빛이 거의 나지 않는 문제가 있었다. 우리 대학 연구진이 이 한계를 해결할 수 있는 새로운 표면 제어 기술을 개발했다. 우리 대학은 신소재공학과 조힘찬 교수 연구팀이 차세대 친환경 반도체 소재로 주목받는 나노 반도체 입자인 인듐 포스파이드(InP)* 매직 사이즈 나노결정(Magic-Sized Clusters, MSC)의 표면을 원자 수준에서 제어하는 원천 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. *인듐 포스파이드(InP): 인듐(In)과 인(P)으로 만든 화합물 반도체 물질로 카드뮴 같은 환경 유해 물질을 쓰지 않은 친환경 반도체 소재 연구팀이 주목한 소재는 ‘매직 사이즈 나노결정&rsquo
2026-01-14 -
인물 주상현 학생, 2025 IEEE CASE 최고 학생 논문상 수상
산업및시스템공학과 주상현 박사과정(지도교수: 김현정)이 2025년 8월 17일부터 21일까지 열린 제 21회 IEEE CASE (International Conference on Automation Science and Engineering)에서 Best Student Paper Award를 수상했다. IEEE CASE는 자동화 분야 최대 규모의 국제학회로, 해당 학회에서 한국 기관 소속 연구자가 수상한 첫 사례로 의미가 크다. 수상 논문 제목은 “K-Wafer Cyclic Sequence for Scheduling of Dual-Armed Cluster Tool with Purge Operation”으로, 반도체 및 디스플레이 제조 공정에서 핵심적으로 사용되는 Cluster Tool 장비의 로봇 시퀀스 최적화를 다루고 있다. 특히, 품질에 직접적인 영향을 주는 챔버 클리닝 작업을 포함한 공정에서 기존 방법론들이 최적해를 보장하지 못하는 한계를 극복
2025-08-25 -
인물 김상현 교수, 제22회 머크 어워드 '과학자상' 수상
우리 대학 전기및전자공학부 김상현 교수가 20일 부산 벡스코에서 열린 제22회 머크 어워드에서 ‘머크 젊은 과학자상’을 수상했다. 머크 어워드는 독일 대표적인 과학기술기업인 머크가 2004년 한국정보디스플레이학회와 함께 제정한 기술 논문상으로, 디스플레이 기술 분야의 뛰어난 연구 성과를 기리고 한국 디스플레이 산업발전을 지원하기 위해 수여되고 있다. 김상현 교수는 무기물 기반 마이크로LED 디스플레이 기술의 핵심 원천 지식재산(IP)을 국내 독자 기술로 선제적으로 확보하고, 초고해상도 및 저전력 AR/VR 디스플레이 구현을 가능케하는 선도적 연구를 이어왔다. 그 결과 세계 최고 수준의 마이크로LED 픽셀을 개발하며 디스플레이 기술 혁신에 기여했다. 특히, 상보형 금속산화막 반도체* 백플레인 위에 마이크로LED를 단일공정으로 직접 집적할 수 있는 기술을 구현해, 1700PPI(픽셀/인치)급 초고해상도 적색 디스플레이 구현한 점이 높이 평가됐다. *
2025-08-22 -
인물 최경철 교수, SID(국제정보디스플레이학회) 석학회원 선임
우리 대학 전기및전자공학부 최경철 교수가 국제정보디스플레이학회(Society for Information Display, 이하 SID) 학회의 2025년도 석학회원(Fellow)으로 선임됐다고 21일 밝혔다. 석학회원의 임기는 평생이다. 디스플레이 분야에서 미국 전기전자공학자협회(IEEE))와 SID 학회에서 동시에 석학회원으로 선정된 연구자는 전 세계적으로 단 11명뿐이며, 국내에서는 故 이병호 교수(서울대학교)에 이어 두 번째 사례다. 석학회원은 해당 학회 회원 중 상위 0.1%의 뛰어난 연구 성과를 보유한 연구자에게만 주어진다. 최경철 교수는 서울대학교 박사과정 시절부터 디스플레이 연구를 시작해 30년 넘게 해당 분야를 선도해 온 연구자다. 1990년대부터 2014년까지 고효율 플라즈마 디스플레이 패널(이하 PDP) 연구를 주도하며 세계적인 권위자로 자리매김했다. 그러나 PDP 산업의 쇠퇴 이후 플렉시블 디스플레이 연구로 전환해, 플렉시블 OLED 소자에 적용 가능한
2025-03-21 -
연구 경기욱 교수 연구팀, 3차원으로 변하는 모핑 구동기 개발
우리 대학 기계공학과 경기욱 교수 연구팀이 다양한 3차원 형상으로 빠르게 변화하는 모핑 구동기를 개발했다. 현대 기술은 2차원 화면을 넘어 3차원 형상을 통해 정보를 전달하는 새로운 방식을 탐구하고 있다. 그러나 3차원 형상을 빠르게 표현하고 재구성하는 것은 도전적인 과제이다. 이에 대한 해답으로, 최근 연구팀은 전기 활성 고분자의 일종인 PVC 젤, 유전성 유체, 패턴화된 전극으로 구성된 새로운 모핑 구동기를 선보였다. 연구팀의 모핑 구동기는 전기유압식 구동(electrohydraulic actuation) 원리를 이용한다. 전극과 PVC 젤 복합체 사이에 전기장을 가하면 PVC 젤 복합체가 전극에 달라붙는 정전기적 지핑(electrostatic zipping)이 발생한다. 정전기적 지핑을 국부적으로 제어함으로써 유체의 흐름을 제어할 수 있으며, 이를 통해 다양한 형상을 표현할 수 있다. 연구팀이 개발한 모핑 구동기는 1.5 mm의 얇은 두께와, 7 g의 가벼운 무게
2024-09-30