▲ 현택환 나노입자연구단 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 단장 , 서울대학교 화학생물공학부 중견석좌교수.

국내연구진이 피부에 부착이 가능한 LED 소자를 개발해 향후 웨어러블 기기 시장의 판도를 바꿀 수 있을 것으로 보인다.

미래창조과학부 산하 기초과학연구원(IBS)의 나노입자연구단 연구팀이 자유롭게 휘어지고 늘어나며, 해상도는 가장 높은 양자점 LED(QLED, Quantum dot light emitting diode) 소자를 개발했다고 지난 14일 밝혔다.

두께가 머리카락의 약 1/40(2.6마이크로미터)에 불과한 초박막 필름 소자로 마음대로 구부리고 늘릴 수 있으며,저전압에서도 작동해 사람의 피부에 부착시킨 상태에서 사용이 가능하다.

연구진들은 실용화까지는 약 5년을 보고 있으며 기술의 상용화가 되면 영화에서 보던 ‘사람 손목 피부 위의 디스플레이’가 현실화 될 것이라 보고 있다.

해상도는 세계 최고 수준인 2,460ppi로 OLED나 LCD를 사용하는 최신 스마트폰(갤럭시 S6: 577 ppi; G3: 538 ppi; 아이폰 6: 326 ppi)의 4~7배, HD TV의 42배나 높다.

이 모든 성과는 양자점 나노입자를 기판에 고르게 잘 배열하는 음각 전사-인쇄 기술을 개발한 데 있다. 넓은 면적에 간단하게 적용할 수 있어 대량생산에도 용이하다.

양자점 LED는 유기물로 빛을 내는 유기발광다이오드(OLED)에 비해 진화한 차세대 발광소자로 나노크기(10억분의 1m)의 양자점(Quantum dot)이라는 물질을 발광소자로 사용하는 방식이다.

전류를 흘려주면 양자점이 청색, 녹색, 적색 빛을 내는데 유기발광다이오드(OLED)에 비해 색 재현율이 우수하고 주변 환경(수분, 산소 등)에 대한 안정성도 높다.

현재 우리나라를 비롯한 선진국에서 앞 다투어 개발 중이지만 아직 상용화단계에 이르지 못한 상태다.

이번 연구를 주도한 기초과학연구원 현택환 단장과 김대형 연구위원은 “두껍고 휘어지기 어려웠던 기존 웨어러블 기기의 단점을 완전히 해결하면서 초고해상도를 가진 양자점 LED는 처음 개발한 것이다. LED 분야에서 미국 등 선진국을 앞섰다는 의미다. 앞으로 제품 및 생산공정 기술만 개발하면 양산이 가능하다”라고 말했다.

현재 세계 스마트폰, 태블릿 PC 등 중소형 디스플레이 시장규모는 약 420억 달러로 우리나라가 선두를 지키고 있으며, 웨어러블 기기 시장 규모는 약 102억 달러인데 매년 40% 이상 급속한 성장세에 있다.

연구진은 이번 연구 성과와 관련하여 올해 초 국내에 특허 출원하였고 국제 특허 출원도 준비 중이라고 밝혔다.

▲ 고해상도 음각 전사-인쇄 기술을 이용한 삼원색(적색, 녹색, 청색) 양자점 나노입자의 계층적 패턴 전사.

▲ 매우 얇아 피부에 부착이 가능하고 저전압에서도 고성능을 보이는 웨어러블 전자 패치.