연구 및 성과에 대한 보도자료
▣ 이태우 교수님 '이달의 과학기술자상(7월)' 수상


 

빛 내는 벽지로 실내 조명시대 열린다

휘어지는 초고효율 OLED 개발

그래핀 면저항 등 개선... 발광효율 100배 이상높여

태양전지 광 감지 소자 등 다양한 분야에 응용 기대

 

미래창조과학부와 한국연구재단•서울경제신문이 주관하는 이달의 과학기술자상 7월 수상자로 선정된 이태우 포항공대(POSTECH) 신소재공학과 교수는 "이번 연구는 최근 자주보도되고 있는 두루마리 휴대폰 개발과도 깊이 연관돼 있다"고 설명했다.

이 교수는 "항상 새로운 희망이 돼준 연구실 학생들에게 감사드린다"며 "앞으로 더 열심히 하라는 뜻으로 알겠다"고 수상 소감을 밝혔다.

이 교수팀은 그래핀을 활용해 기존 ITO 투명 전극에 비해 우수한 특성을 나타내는 최고 발광효율의 플렉시블 OLED를 개발해냈다. 특히 이번 기술은 그래핀을 이용한 벅지나 커튼으로 조명이 가능할 뿐 아니라 색상도 자유자재로 바꿀 수 있다는 게 이 교수의 설명이다. OLED에 사용되는 유기물은 분자구조를 어떻게 디자인 하느냐에 따라 수만가지 이상의 색을 낼 수 있어서다.

이외에 이 교수는 수상을 계기로 과학자의 길을 가려는 후배들에게 "자기가 하고 싶은 연구를 한다는 점에서 과학자는 다른 직업에 비해 즐거움이 큰 것 같다"며 "하고 싶은 연구를 해서 즐거움을 찾으면 과학자로서 성공한 것이라 생각한다"고 조언했다. 또 "현재 하고 있는 일을 흔들리지 않고 꾸준히 해나간다면 반드시 좋은 결과를 얻을 것"이라고 덧붙였다. 이는 이 교수 자신이 플렉시블 유기 전자소자 연구에 무려 16년을 몰두한 경험에 따른 것이다.

이 교수는 최근 3년 동안 'Nature Communications 2013' 'Nature Photonics2012' 'Advanced Materials 2012' 'Angewandte Chemie 2011' 등의 권위 있는 학술지에 다수의 논문을 발표하는 등 현재까지 105편의 (SCI급) 논문 발표 실적을 갖고 있다. 논문 피인용 횟수도 2,036회에 달한다.

<관련 기사> 서울경제 2013-07-03, 전자신문 2013-05-07

<연구 논문> Large-scale organic nanowire lithography and electronics and electronics 

                  Nature Comm, 4, 1773 (2013) 

▣ "세제원료로 태양전지 효율 높인다"


 

포스텍 신소재공학과 공의현(지도교수 장현명)•임종철씨 팀

 

포스텍 연구팀이 세제에 사용되는 음이온 계면활성제 '에어로졸오티(Aerosol OT)'를 이용, 태양전지 효율을 높이는 기술을 개발해 눈길을 끌고 있다. 특히 일주일 사이 2개의 국제저널에 연달아 소개되는 등 학계의 관심이 뜨겁다. 포스텍 신소재공학과 박사과정 공의현(30)과 화학공학과 박사과정 임종철(29)씨 팀은 에어로졸오티를 사용해 2가지 다른 방법으로 유리와 유리 사이에 칠한 특수한 염료가 마치 식물이 광합성을 하듯 태양광을 전기로 전환시키는 '염료감응형 태양전지'의 성능을 향상시키는 기술을 만들었다.이들은 에너지 분야의 권위지인 '어드밴스드 에너지 머터리얼(Advanced Energy Materials)'지와 화학분야 권위지 '케미컬 커뮤니케이션즈(Chemical Communications)'지에 발표했다.유리에 칠하는 염료 세제에 사용하는 에어로졸오티를 섞고 요오드화물(iodide)과 트리요오드화물(triiodide)의 농도를 조절, 태양전지의 광전변환 효율을 11%까지 끌어올렸다.이 효율은 지금까지 학계에 보고된 효율 가운데 최고 수준으로 알려지고 있다.또한 에어로졸오티를 유리에 염료 칠하는 공정에 사용, 염료 흡착시간이 20시간에서 절반으로 단축됐다.염료의 뭉침이 줄어들어 광전변환 효율도 향상되는 효과를 거뒀다.

포스텍 관계자는 "에어로졸오티는 흔히 세제에 사용되는 원료로 가격이 저렴한데다 공정시간을 단축해 제조비용을 줄일 수 있다"면서 "변환 효율이 크게 올라갔다는 점에서 염료감응형 태양전지의 상업화에 크게 기여할 것"이라고 말했다

 

<관련 기사보기> 경북일보 2013-06-17

<연구 논문보기> Aerosol OT/Water System Coupled with Triiodide/Iodide

                         (I3-/I-) Redox Electrolytes for Highly Efficient Dye-Sensitized Solar Cells

                         Advanced Energy Materials. 3, 10, 1344-1350 (2013) DOI:10.1002


▣ 장현명 교수팀, "집적도 향상 다중 메모리 개발"


美 화학회 나노과학분야 권위지 발표


원자힘간현미경(AFM)을 붓처럼 사용, 각자 다른 4개의 상태를 유지하는 '다중이' 메모리 소자가 개발돼 눈길을 끌고 있다.이에 따라 첨단 메모리 소자들처럼 전력 소비가 적지만 집적도를 크게 높여 고도의 보안을 요구하는 메모리에 활용될 것으로 보인다.포스텍 첨단재료과학부 신소재공학과 장현명 교수와 손종역 박사(현 경희대 교수)팀은 망간(Mn) 원자가 도핑된 바리움 티타네이트 나노막대 배열을 이용, 4개의 메모리 상태를 가지는 다중상태(多重狀態) 메모리 소자를 만들었다. 특히 AFM현미경 끝에 물질을 살짝 묻혀 선을 긋거나 틀 속으로 방울을 흘려 넣는 간단한 방법을 이용했다. 정보처리 속도가 빠른데다 전력소비를 크게 줄여 IT기술을 크게 높일 것으로 예상되는 R, F램과 같은 첨단 메모리 소자들은 1이나 0, 양극(+)과 음극(-) 등 2개의 메모리 상태만을 기록하고 저장하는 방식이다. 연구팀은 한 물질에서 자기적 현상과 전기적 현상이 동시에 발생해 첨단 전자소자에 응용 가능한 물질로 평가되는 다강체 물질이 전기와 자기 분극에서 각각 양극과 음극 상태가 된다는 점을 착안했다. 이에 전기의 양극, 음극과 자기의 양극, 음극 등을 조합해 4중 상태를 하나의 메모리로 구현하는데 성공했다. 메모리 상태가 3개 이상이면 같은 크기의 메모리에 집적도를 높일 수 있을 뿐 만 아니라 정보를 각 상태별로 분산해 저장할 수 있기 때문에 고도의 보안이 필요한 메모리에 활용할 수 있다. 

이번 연구성과는 최근 미국화학회에서 발행하는 나노과학 분야의 권위지 ACS나노(ACS Nano)지 온라인판으로 발표됐다. POSTECH 관계자는 "붓으로 선을 그리듯 간단하게 제작할 수 있고 가로나 세로 어느 방향으로 만들 수 있어 그 성능에 영향을 미치지 않는다"면서 "소재가 상온에서 문제없이 구동되는 등 다양한 장점을 가지고 있어 학계의 반응이 뜨겁다"고 말했다.


<관련 기사보기> 경북일보 2013-06-11

<연구 논문보기> Four-States Multiferroic Memory Embodied Using Mn-Doped BaTiO3 Nanorods

                         ACS Nano. 7, 5522-5529 (2013)

▣ 김종규 교수, "포도당으로 어둠 밝힌다"


포스텍 공동연구팀, 백색광 조명 형광체 개발


포도당으로 어둠을 밝힐 수 있는 길이 열렸다. 포스텍 공동연구팀이 포도당을 이용, 형광등처럼 백색광을 내는 조명용 형광체를 개발했다. 특히 눈의 피로도는 물론 에너지 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 포스텍 화학공학과 이시우 교수와 박사과정 권우성씨 연구팀은 물에 잘 녹는 구연산과 포도당으로 대량 탄소 양자점 소재를 합성할 수 있는 방법을 개발했다. 화학적 공정을 통해 만드는 나노 미터 크기의 반도체 결정체인 양자점(Quantum Dot)은 주로 초미세 반도체, 질병진단 시약이나 디스플레이에 활용된다. 하지만 카드뮴을 비롯해 납 같은 독성이 있는 중금속으로 만들어져 제작공정이 까다롭다. 이와 함께 탄소를 이용하는 탄소양자점은 독성이 없는데다 공정이 쉽고 비용이 저렴하다는 장점을 가졌지만 원하는 크기로 균일하게 합성하는 과정이 까다로워 연구 뿐 만 아니라 상용화 연구 활용에 어려움을 겪었다. 이에 따라 이시우 교수팀은 포도당 수용액에 기름을 섞어 유화액을 만들어 가열, 고른 크기의 탄소양자점으로 만들어 낼 수 있는 '소프트-템플레이트에멀전(Soft-template emulsion) 합성법을 고안했다.

또한 신소재공학과 김종규 교수팀과 공동연구를 통해 이 소재와 LED로 강한 백색광을 내는 조명기구를 만들었다. 이 연구 결과는 미국화학회가 발간하는 케미스트리오브머터리얼스(Chemistry of Materials) 온라인판으로 발표돼 눈길을 끌었다. 이시우 교수는 "학계는 에너지 자원 부족으로 효율이 놓은 조명기기 개발을 위해 경쟁이 치열한데 탄소양자점을 이용한 새로운 시도로 평가하고 있다"면서 "탄소양자점이 발광(發光)하는 메커니즘 규명에 성공해 새로운 개념의 태양전지, 발광다이오드, 광촉매 등 광전자 소자로 개발할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

 

 <관련 기사보기> 경북일보 2013-05-14