[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 국내 연구진이 아무런 장비 없이 옷을 하나의 스크린으로 만들 수 있는 섬유를 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 최경철 전기 및 전자공학부 교수 연구팀이 정보출력이 가능한 유기발광다이오드(OLED) 전자 섬유를 개발했다고 12일 밝혔다.

OLED 전자 섬유 디스플레이 개념도 [자료=한국과학기술원] 2021.05.12 biggerthanseoul@newspim.com

전자 섬유는 실제 입을 수 있는 형태의 소자로, 기존 2차원 평면 소자와는 다르게 인체의 다양한 움직임에 순응하고 뛰어난 착용성과 휴대성을 제공할 수 있는 섬유의 1차원 구조 덕분에 차세대 폼 팩터(form-factor)로 알려져있다. 빛을 방출하는 전자 섬유는 패션, 기능성 의류, 의료, 안전, 차량 디자인 등 다양한 분야에 응용할 수 있다.

그러나 그동안에는 디스플레이로 활용하기에는 전기광학적 성능이 떨어진다는 게 한계로 지적됐다. 소자 단위나 종횡비가 긴 2차원 평면 단위에서 연구가 진행돼 응용 기술 개발이 쉽지 않았다.

이를 해결하기 위해 최 교수 연구팀은 OLED 전자 섬유 디스플레이 구현을 위해 높은 전기광학적 성능 구현과 함께 주소 지정 체계 구축에 주목했다. 연구팀은 먼저 300 마이크로미터(µm) 직경의 원통형 섬유 구조에 적합한 RGB 인광 OLED 소자 구조를 설계했고 연구팀이 보유한 원천기술인 딥 코팅 공정을 활용해 평면 OLED 소자에 버금가는 수준의 OLED 전자 섬유를 개발했다.

고효율을 얻을 수 있는 인광 OLED를 섬유에 성공적으로 구현해 최고 1만 cd/m2(칸델라/제곱미터) 수준의 휘도, 60 cd/A(칸델라/암페어) 수준의 높은 전류 효율을 얻어냈다. 기존 기술과 비교해 볼 때 5배 이상의 전류 효율에 해당하는 수준이다.

연구팀은 OLED 전자 섬유를 기반으로 안정적인 디스플레이 구동을 위해 OLED 전자 섬유 위에 접촉 영역을 설계, 직조된 주소 지정 체계를 구축했다. 

이번에 개발한 전자 섬유는 디스플레이라는 표시 장치 관점에서 반드시 요구되는 밝은 밝기, 낮은 전력 소모를 위한 높은 전류 효율, 낮은 구동 전압, 주소 지정성 등을 모두 갖췄다는 게 연구팀의 설명이다.

최경철 교수 연구팀의 황용하 박사과정이 제1저자인 이번 연구 결과는 나노 분야의 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)' 2월 4일자 온라인과 5월 3일자 전면 표지 논문으로 게재됐다.

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