이들 학생 팀은 광결정을 직접 제작하고 그 구조와 광학적 특성을 연구했다. 이 연구는 물리학과 문제해결기반학습(PBL) 과목인 ‘창의적물리연구종합설계’에서 두 학기 동안 진행한 내용을 바탕으로 후속 연구를 포함해 진행했다.
경상국립대에서 수행 중인 교육혁신 기반 대학특성화 지원사업에서 물리학과가 주관하는 ‘융합및실무형과학기초인력양성사업단’의 지원을 받았다. 이 팀은 이 연구 결과를 바탕으로 다수의 교내 경진대회(2021 GNU 산학협력주간 캡스톤디자인 경진대회(동상), 2021 자연과학대학 학술창의력 경연대회(금상)에서도 그 우수성을 인정받은 바 있다.
김성욱 학생은 “단일 물질임에도 크기 및 모양에 따라, 그리고 어떤 규칙을 가지고 결합하는지에 따라 다양한 물리적 특성이 나타난다는 사실이 흥미로웠다”고 말했다. 김병훈 학생은 “다양한 교내외 경진대회에서 소정의 성과를 얻으면서 자신감을 가지게 됐다. 그리고 항상 격려하고 응원해 주신 지도교수님께 감사드린다”고 전했다.
박보경 학생은 “지금까지 공부한 물리 지식을 이용해 실험적으로 구현된 광결정의 광학적 특성을 계산할 수 있었으며, 이론 계산과 실험 측정 결과가 잘 일치한다는 사실이 인상적이었다”고 말했다. 지도를 맡은 정미윤 교수는 “두 학기라는 짧지 않은 시간 동안 성실하게 노력한 김성욱, 김병훈, 박보경 학생에게 고마움을 표한다. 본인들이 성취한 연구 결과에 자부심을 가지고 앞으로도 계속 노력해 주기 바란다”고 전했다.
#이론적 청색 형광 효율 뛰어넘는 진청색 형광 OLED 개발
이번 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원사업 및 삼성 디스플레이의 지원으로 수행했다. 형광 OLED의 이론적 효율 한계를 깨뜨린 성과로, 재료 분야 저명 국제학술지인 ‘어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)’(IF=30.849) 1월 7일자에 ‘표지논문(Inside Front Cover)’으로 게재되었다.
현재 상용화된 OLED 재료는 녹색과 적색의 경우 고효율 인광 재료(내부 양자 효율 100%)를 사용하는 반면, 청색의 경우 색순도 등의 문제로 인해 상대적으로 낮은 효율인 형광 재료(내부 양자 효율 25%)를 사용하고 있다. 최근 형광 재료에서도 삼중항-삼중항 소멸을 통한 삼중항 여기자 수확을 통해 청색 형광 효율을 올리려는 다양한 연구가 있다.
이번 연구는 새롭게 설계된 안트라센 유도체를 효율 향상층으로 제작된 소자 구조를 통해 이론적 한계치 발광 여기자 생성 비율(40%)을 뛰어넘는 50%를 구현해 고효율 고색순도 청색 OLED 개발에 성공한 것이다. 고색순도 고효율의 형광 OLED를 개발한 것은 현재 상용화에 가장 시급히 해결해야 하는 과제 가운데 하나로, 이번 연구 성과는 청색 형광 OLED 분야 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.
경상국립대학교는 이미 20년 전부터 OLED 재료를 연구해 왔으며 2008년부터 지식경제부에서 지원하는 OLED 재료개발 인력양성 컨소시엄을 운영해 우수한 인력을 배출하고 훌륭한 연구 결과를 도출했다. 2011년부터는 경상국립대학교·삼성 디스플레이 OLED센터를 유치해 활발한 산학연구를 진행하고 있다.
경상국립대 이 분야의 졸업생들은 삼성디스플레이, 삼성전자, LG전자, SK에너지, 제일모직, 두산, 덕산네오룩스, LT소재, 머크, 동진세미켐, 욱성화학, SFC 등 자신의 연구 분야로 속속 취업하고 있어 연구개발은 물론 인력양성에서도 전국적인 경쟁력을 자랑하고 있다.
#물리학과 김경현 학생, 제1저자로 SCI급 국제논문 발표
논문 제목은 ‘카본 블랙 및 실리카 필러 농도에 따른 니트릴 부타디엔 고무의 유전 완화 특성 연구(Influence of Carbon Black and Silica Fillers with Different Concentrations on Dielectric Relaxation in Nitrile Butadiene Rubber Investigated by Impedance Spectroscopy)’다.
김경현 학생은 한국원자력안전기술원(KINS) 진주지방방사능측정소에 근무하며 한국표준과학연구원(KRISS)의 정재갑 박사(수소에너지소재연구센터 책임연구원)와 약 2년간 협력해 연구를 수행했다.
‘니트릴 부타디엔 고무(NBR; Nitrile Butadiene Rubber)’는 수소 청정에너지 산업에 응용되는 고무 계열 소재다. 특히 온도가 아주 낮은 액체수소를 보관하기 위한 탱크를 밀봉하는 소재로 널리 활용된다. ‘카본 블랙’과 ‘실리카 필러’는 고무의 물리적·전기적 성질을 강화시키는 데 주로 쓰이는 첨가물이다.
김경현 학생은 임피던스 분광학 기법으로 카본 블랙과 실리카 필러를 절연체인 NBR에 첨가해 사슬 구조의 유전 완화 현상이 외부 전기장에 반응하는 시간이 달라지는 현상을 관측했다. 카본 블랙 필러가 고무의 전기전도성을 크게 향상시킨다는 것도 관측했다.
경상국립대 물리학과 이종진 교수(학과장)는 “일반적으로 학부생이 대학원생과 함께 공동저자로 SCI급 국제학술지에 논문을 게재하는 사례는 드물게 있으나, 이처럼 학부생이 제1저자로서 논문을 게재하는 전체 과정에서 주도적인 역할을 수행하는 경우는 흔하지 않은 일”이라며 “특히 제대로 된 동료평가 과정을 직접 경험한 것은 앞으로의 연구 경력을 이어나가는 데 소중한 경험이 될 것이다”라고 말했다.
김경현 학생은 “프로젝트를 완수한 경험이 생기니 자신감이 생긴다. 첫 데이터 수집부터 논문 게재 승인에까지 우여곡절이 많았는데, 그 기간은 배우는 시간이었다. 코로나 시기여서 오히려 프로젝트에 몰두할 수 있었다”고 말했다.
#남진주강소특구, 신규사업 기획세미나 개최
한국세라믹기술원, 한국산업기술시험원, 한국생산기술연구원, (사)항공우주산업진흥협회 등 관내 기관 관계자가 참석한 가운데 열린 기획세미나에서는 21년도 사업의 보완사항과 주안점 등을 점검하여 내년도 사업의 나아갈 방향을 함께 논의했다. 특히 이날 세미나에서는 글로벌 마케팅 분야의 지원, 기존 사업 수혜기업과 유기적인 협력방안 등을 모색하고 22년도 경남진주강소특구의 특화분야 기업이 나아갈 방향도 짚어보았다.
경남진주강소특구지원센터는 이번 세미나에서 도출된 지난해 사업의 애로사항을 되짚어보고 센터와 참여기관 간의 깊이 있는 기획 작업을 거쳐 신규사업에 반영할 예정이다.
이혜림 부산/경남 기자 ilyo33@ilyo.co.kr