부산대학교·성균관대학교 공동연구팀, 양자점 손상 없는 패터닝 기술 개발

부산대 노정균·황도훈 교수팀, 양자점 손상 없는 패터닝 기술 개발 부산대·성균관대 공동연구…포토레지스트 없이 정공수송 고분자 광가교 결합으로 성공 부산대학교·성균관대학교 공동연구팀이 차세대 디스플레이 소재인 양자점을 손상 없이 초정밀하게 배열할 수 있는 새로운 제조기술을 개발해, AR/VR용 초고해상도·고신뢰성 마이크로디스플레이 구현에 중요한 돌파구를 마련했다. 부산대는 전기전자공학부 노정균 교수와 화학과 황도훈 교수 연구팀이 성균관대 에너지학과 임재훈 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 포토레지스트(photoresist, PR)와 리간드 교환 과정 없이 양자점(Quantum Dot, QD)을 정밀하게 미세 패터닝할 수 있는 새로운 비파괴형 포토리소그래피 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 양자점 발광다이오드(QD-LED)는 높은 색 순도와 용액공정 호환성으로 차세대 디스플레이 소자로 주목받고 있으나, RGB 픽셀을 고해상도로 구현할 수 있는 패터닝 기술 부족이 상용화의 가장 큰 걸림돌이었다. 잉크젯 프린팅 공정은 초고해상도 픽셀 형성에 적합하지 않으며, 포토리소그래피 기반 패터닝 방식은 공정 중 양자점 손상이 많이 발생하거나 복잡한 리간드 교환 공정을 필요로 하는 등 한계를 가지고 있다. 반도체나 디스플레이를 만들 때는 아주 작은 패턴을 정확하게 새기는 기술이 필수적이다. 이를 위해 보통 ‘포토레지스트(PR)’라는 감광재(感光材)를 도포한 뒤 빛을 쏘여 원하는 부분만 남기는 포토리소그래피 공정을 거친다. 그러나 PR을 바르고 제거하는 과정이 복잡하고 비용이 크며, 양자점처럼 민감한 소재에는 손상을 줄 위험이 크다는 문제가 있다. 양자점의 경우에는 PR을 직접 사용하는 대신, 양자점 표면 리간드를 교환해 포토리소그래피에 활용하는 'PR-프리' 공정들이 보고되기도 했다. 그러나 이러한 방식은 복잡한 리간드 교환 공정을 도입해야 하고, 이 과정에서 양자점 표면 결함 증가 등으로 인해 원래의 우수한 광학 특성이 저하되는 문제가 있다. 이에 연구팀은 PR과 리간드 교환 과정 없이 양자점의 특성을 해치지 않고(비파괴) 정밀하게 배열하는 기술을 개발했다. 공정은 단순화하면서 소재 손상을 최소화해 차세대 디스플레이 핵심소자인 양자점 발광다이오드(QD-LED)의 초고해상도 구현과 함께 효율·수명 향상을 동시에 이룬 공정 혁신으로 평가된다. 연구팀이 개발한 것은 양자점을 한 자리에 고정시키면서도 손상 없이 미세하게 배열할 수 있는 ‘블렌드형 발광층(blended Emissive Layer, b-EML) 기반 고해상도 패터닝 기술’이다. 이 기술은 양자점을 정공수송층 고분자(PVK)와 광가교제(FPA)와 섞은 뒤 자외선을 쏘이면, 고분자끼리 서로 단단히 연결돼 3차원 그물망 구조를 만들고, 그 사이에 양자점이 안정적으로 고정되는 원리다. 이 과정을 통해 원하는 위치에만 양자점을 정확하게 남길 수 있어 매우 높은 해상도의 미세 패턴 구현이 가능하다. 특히 양자점 자체를 경화시키는 방식이 아니라 주변 고분자만 경화시키는 방식으로, 첨가제를 최소화하면서도 양자점 손상을 효과적으로 막을 수 있다는 장점이 있다. 이 기술을 통해 연구팀은 단색 10000 ppi, RGB 풀컬러 1000 ppi 이상의 초고해상도 양자점 패턴을 구현했으며, 포토레지스트·리간드 교환 없이도 높은 패턴 충실도와 발광 특성 보존성을 동시에 확보했다. 또한 개발된 패터닝 방식을 적용해 양자점 발광다이오드를 제작한 결과, 블렌드형 발광층을 통한 전자 과주입 억제와 정공주입 향상의 효과로 외부양자효율이 1.7배 향상되고 구동 수명이 3배 증가함을 확인했다. 이번 연구는 QD 패터닝과 소자 안정성 간의 상충관계를 해소한 보편적·저손상형 QD 포토리소그래피 기술로, 공정 단순화와 성능 향상을 동시에 달성했다는 점에서 큰 의미를 갖는다. 또한 해당 패터닝 기술은 유해 중금속인 카드뮴을 쓰지 않는 InP(인듐 포스파이드) 기반 탈카드뮴 양자점, 은 나노입자 등 다양한 나노결정 재료에도 적용 가능함을 실험적으로 확인해, 차세대 디스플레이 및 광전자 소자 분야에서 폭넓은 응용 가능성을 보여준다. 연구를 주도한 노정균 부산대 교수는 “이번에 개발된 양자점 패터닝 기술은 공정 중 양자점의 손상을 방지하면서도 간단하고 다양한 양자점 시스템에 적용 가능한 높은 범용성을 가진다는 점이 특징”이라며 “이 외에도 양자점 발광다이오드의 수명 및 효율 향상과 공정 단순화를 가능하게 한다는 점에서 양자점 기반의 AR/VR용 디스플레이 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 부산대 전기전자공학부 이재엽 박사과정생과 화학과 곽선이 박사과정생이 공동 제1저자, 부산대 노정균 교수와 황도훈 교수, 성균관대 임재훈 교수가 공동 교신저자로 수행했다. 해당 연구결과는 재료과학 분야의 국제 저명 학술지 『어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)』 2월호에 게재됐으며, 연구의 창의성과 실용적 완성도를 인정받아 표지논문(Inside front cover)으로 선정됐다. 해당 연구는 한국연구재단의 글로컬R&D 지원사업, 중견연구자 지원사업, 박사과정생연구장려금 지원사업, 국가전략기술소재개발 사업, 한국산업기술기획평가원의 디스플레이혁신공정플랫폼구축 사업, 부산광역시·교육부 RISE 사업의 지원으로 수행됐다.

이준신 교수, 2025 대한민국 재생에너지 대상 수상

제7회 재생에너지의날, 100만 재생에너지인··· 정부정책 호응 에너지전환에 결의 다져 김성환 기후에너지환경부 장관 비롯해 10여 명 국회의원 참석해 축하 재생에너지의 날 법정기념일 지정 및 재생에너지 100GW 확대 등 정책 표명 한국재생에너지단체총연합회는 10월 23일 국회의원회관 대회의실에서 30여 재생에너지 협단체와 함께 마음을 모아 제7회 재생에너지의 날 기념식을 개최했다. [일렉트릭파워 이재용 기자] 한국재생에너지단체총연합회는 10월 23일 국회의원회관 대회의실에서 30여 재생에너지 협단체와 함께 마음을 모아 제7회 재생에너지의 날 기념식을 개최했다. 제7회 재생에너지의 날 기념식은 국회 기후위기 특별위원회 위원장 겸 더불어민주당 탄소중립위원장인 위성곤 국회의원을 비롯해 30여 명이 넘는 여야 의원이 함께 공동 주최해 의미를 더했다. 위성곤 국회 기후특위 위원장이 개회사를 하고 있다. 위성곤 기후특위 위원장은 외부 국정감사의 바쁜 일정에도 불구하고 참석해 개회사를 통해 참석한 내빈과 재생에너지인들에게 감사를 표했다. 위성곤 위원장은 “김성환 기후에너지환경부 장관과 함께 재생에너지인들이 뜻을 모아 전진한다면 우리나라 재생에너지 전환과 탄소중립 실현에 일대 전기가 이뤄질 수 있을 것”이라고 밝혔다. ‘재생에너지의 날’ 법정기념일로 지정 추진 권영호 한재연 회장은 정부의 담대한 재생에너지 정책에 호응해 재생에너지로의 전환에 앞장설 것을 다짐하고, 해외순방 중인 우원식 국회의장은 영상 기념사를 통해 감사와 격려를 전하며, 국회가 기후위기 극복 탄소중립 실현의 디딤돌이 되겠다고 밝혔다. 김성환 기후에너지환경부 장관은 새정부 5년 동안 재생에너지 100GW 확대, 탄소중립 산업 육성, 탈탄소 문명 전환의 기반을 조성하기 위해 100만 재생에너지인들과 정책 거버넌스를 강화하고, 담대하고 과감하게 실천하겠다고 밝혀 참석자들로부터 큰 환호와 박수갈채를 받았다. 이어 내년부턴 재생에너지의 날을 법정기념일로 지정해 기념일 의미와 공감대가 더욱 확산되도록 하겠다고 밝혀 재생에너지 관계자들의 호응을 얻었다. 이준신 성균관대학교 교수(오른쪽)는 2025 대한민국 재생에너지 대상을 수상했다. 이번 기념식에는 국감 중임에도 이학영 국회 부의장, 안호영 기후에너지환경노동위원회 위원장, 홍익표 전 더불어민주당 원내대표, 서왕진 조국혁신당 원내대표를 비롯해 염태영·권향엽·정진욱·조계원·이연희·박지혜·차지호 국회의원 등 10여 명이 넘는 국회의원이 축하를 보냈다. 특히 세계 유일한 에너지공대인 한국에너지공과대학교 박진호 총장 직무대행이 참석해 에너지인으로써 연대와 산학연 연계의 중요성을 전했다. 이준신 교수, 2025 대한민국 재생에너지 대상 수상 재생에너지 발전 유공자들의 공로를 표창하는 시상식에선 이준신 성균관대학교 교수가 ‘2025 대한민국 재생에너지 대상’을 수상해 국회의장 표창과 함께 부상이 수여받았다. 안병준 한국태양광공사협회장, 박창대 한국기계연구원 책임연구원, 김태원 한국지열협회장, 박광민 명품에너지코리아 대표, 손석조 신용협동조합중앙회 본부장, 신유근 녹색탄소연구소장, 오원욱 충북테크노파크 선임연구원, 김숙 전국태양광발전협회 사무총장, 신근정 로컬에너지랩 대표와 구양리햇빛두레발전협동조합은 기후에너지환경부 장관상을 수상했다. 한국에너지공단 이사장상에는 이화원 한국태양에너지기술 대표, 엄홍찬 스마트그린빌리지 대표, 고재경 경기연구원 실장, 장문익 한빛디엔에스 차장, 이휘성 이아이피그리드 대표, 김민정 헤세셋 대표, 오광철 청명엔지니어링 대표, 정재만 이에스링크 대표가 수상했다. 전력거래소 이사장상은 김대건 불휘햇빛발전협동조합 이사장, 박수빈 명품이엔지 대표, 손인락 성우이엔씨 대표가 수상했다. 이창수 시민발전이종협동조합연합회장와 김재현 한국태양광발전학회장이 ‘탄소중립 산업강국을 염원하는 기원문’을 낭독하고 있다. 이어 한국다문화예술협회의 축하공연 무대와 진우삼 한국RE100위원장은 재생에너지의 날 의미를 새롭게 환기시키고 법정기념 지정을 촉구하는 발표문을 발표했다. 마지막으로 시민참여 에너지를 대표해 이창수 시민발전이종협동조합연합회장와 학계를 대표해 김재현 한국태양광발전학회장이 ‘탄소중립 산업강국을 염원하는 기원문’을 낭독하고, 정부·기업·시민과 산·학·연·민이 협력해 기후위기 극복 탄소중립 실현의 새로운 물결을 만들 것을 기원했다.

원상민·유재영 성균관대 교수 공동 연구팀, 연세대 연구팀과 피부에 붙이는 초박형 센서 플랫폼 개발

[스마트경제=복현명 기자] 원상민 성균관대학교(총장 유지범) 전자전기공학부 교수, 유재영 성균관대 반도체융합공학과 교수, 강주훈 연세대학교 교수 공동 연구팀이 피부에 붙일 수 있는 초박형 센서를 이용해 의료 진단과 차세대 커뮤니케이션에 동시에 활용할 수 있는 기술을 개발했다. 이번 성과는 국제 학술지 npj Flexible Electronics와 Nature Communications에 각각 게재됐다. 연구팀은 얇고 가벼운 센서를 목에 부착해 말을 할 때 발생하는 미세한 떨림을 측정했다. 이후 이를 인공지능으로 분석해 폐 기능을 평가할 수 있음을 입증했다. 복잡한 장비 없이 간단히 붙이는 것만으로 정밀한 검사가 가능해 호흡기 질환의 조기 진단과 환자 모니터링에 큰 도움이 될 수 있다. 또한 연구팀은 이 센서를 원격 커뮤니케이션 기술로 확장했다. 사용자의 움직임을 센서가 인식하면 서버에서 이를 분석해 원격 상대방의 기기로 전달, 촉각 자극으로 그대로 재현된다. 평균 40ms(0.04초) 정도의 낮은 지연 시간으로 움직임과 촉각이 동시에 전달돼 원격 재활 훈련, 비대면 협업, 메타버스 환경 등에서 새로운 상호작용 방식을 열 수 있다. 이번 연구에는 대학원생들의 주도적인 참여로 완성됐다. 제1저자인 박상욱, 이희규, 김현빈 학생은 각각 ▲센서 구동과 데이터 계측 ▲시스템 회로 설계 ▲인공지능 분석 알고리즘 개발을 맡았다. 교신저자인 원상민 성균관대 전자전기공학부 교수는 “이번 성과는 복잡한 장비 없이도 가능한 진단 기술과 원격으로 감각을 공유하는 차세대 커뮤니케이션 기술을 동시에 제시한 사례”라며 “웨어러블 의료기기와 미래형 디지털 인터페이스로 이어질 수 있을 것”이라고 말했다. 스마트경제 복현명 기자 hmbok@dailysmart.co.kr 출처 : 스마트경제(http://www.dailysmart.co.kr)

성균관대학교 이내응·김명길 교수팀, 압전 성능 3배 이상 높인 신소재 개발

[한국강사신문 장한별 기자] 성균관대학교(총장 유지범)는 신소재공학부 이내응 교수와 김명길 교수 공동 연구팀이 기존 압전 센서 소재의 취약점인 낮은 성능과 쉽게 부서지는 한계를 극복한 새로운 나노복합소재를 세계 최초로 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 기존 소재 대비 압전 성능을 3배 이상 끌어올렸으며, 국제 학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances) 2025년 9월 19일자에 게재되었다. 압전 소재는 눌리거나 진동하는 힘을 전기로 바꾸는 특성을 가져, 센서나 에너지 생성 장치 등에 사용된다. 하지만 지금까지 사용되던 소재는 단단하고 잘 부서지며, 전기를 만들어내는 성능도 높지 않아 실생활에 적용하기엔 한계가 있었다. 이번 연구에서는 ‘P(VDF-TrFE)’라는 고분자(플라스틱처럼 유연한 물질)에, 2차원 구조를 가진 주석 황화물 에어로겔을 결합했다. 이 에어로겔은 매우 가볍고, 내부에 규칙적인 구조를 가지고 있어 전기를 만드는 능력을 높이는 데 도움을 준다. 두 물질이 만나면서, 내부에서 전기 신호를 만드는 구조가 더 잘 정렬되고, 성능이 크게 향상되었다. 실제로 이 복합소재를 이용한 수중 초음파 센서 실험에서는, 기존 고분자 센서보다 훨씬 높은 전압을 출력하며, 물속에서 오는 미세한 신호도 감지할 수 있음을 보여주었다. 이내응 교수는 “이번 연구는 2차원 결정 구조를 가진 황화물 에어로겔과 고분자 간의 상호작용을 통해, 지금까지 한계로 여겨졌던 압전·강유전 성능을 동시에 개선할 수 있음을 보여줬다”며, “고분자 기반의 고성능 에너지 소재 개발에 새로운 방향을 제시했다는 점에서 의미가 크다”고 설명했다. 김명길 교수는 “기존에 없던 새로운 나노복합 구조를 설계함으로써, 기능성 고분자 복합체가 갖는 잠재력을 끌어낸 연구”라며, “고감도 센서부터 웨어러블 디바이스까지 다양한 분야로의 응용 가능성을 확인한 계기가 됐다”고 밝혔다. 출처 : 한국강사신문(https://www.lecturernews.com)