충남 아산 선문대는 재학생 이상호(28·나노과학부)씨 등이 수행한 ‘휴대전화 화면의 발광 성능을 높여 배터리 사용 시간을 늘리는 연구’ 논문이 재료 분야 권위지인 미국화학학회(ACS) 저널 <어플라이드 머티리얼스 앤 인터페이스> 최신호에 게재됐다고 11일 밝혔다.

대학원생인 이씨와 김황식(24·기계ICT융합공학부 4), 신준영(24·˝ 3)씨가 발표한 논문 제목은 ‘과도핑된, 캐리어 균형 잡힌 전하 직접주입효과에 의한 형광 유기전계발광소자에서의 연구’다.

이들은 스마트폰 화면으로 사용하는 유기발광다이오드(OLED)는 빨강, 파랑, 녹색 등 3개의 발광소자로 구성되는데 이 가운데 녹색 발광소자에 넣어 가장 밝은 빛을 내는 형광 불순물 첨가 비율이 4%라는 것을 밝히고 이유와 과정을 과학적으로 입증했다.

불순물을 발광소자에 첨가하면 에너지가 2단계를 거쳐 이동하는데, 과도핑하면 에너지가 단계 구분 없이 즉시 이동해 효율성이 높아진다고 설명했다. 발광소자는 형광과 인광 물질 등 2가지가 있고, 불순물 도핑 비율은 형광이 1~2%, 인광은 10%라는 것이 그동안 학계의 정설이었다.

이씨는 “불순물 첨가 비율을 4%로 높였더니 발광 효율이 30% 향상돼 적은 전기량으로 빛을 내는 시간을 늘릴 수 있었다. 이를 스마트폰에 적용하면 8시간인 휴대전화 배터리 용량이 12시간까지 늘어난다”고 말했다. 이씨는 우연히 실수로 형광 불순물의 투입량을 잘못 계산했다가 우수한 결과를 얻자 후배들과 연구를 계속해 원인을 밝혀냈다.

류승윤 지도교수(기계ICT융합공학부)는 “형광물질에 불순물 첨가 비율을 높이면 효율이 높아질 것이라는 이론은 존재했으나 최고의 효율을 얻는 첨가 비율이 명확지 않았다. 이번 연구는 이런 이론을 실제로 검증해 과학적으로도 입증했다는 점에서 의미가 크다”고 밝혔다.