LED상용화 이끈 日과학자 올해 노벨 물리학상 받아
백열등보다 고효율·친환경의료분야 등으로 계속 진화
◆ 경제기사 이렇게 읽어요 ◆
1879년 에디슨의 전구 발명 이후 20세기 말 발명된 발광다이오드(LED)의 발명은 제2 빛의 혁명으로 불립니다. LED는 갈륨, 인, 비소 등을 재료로 한 반도체입니다. 전류를 흘리면 자체적으로 빛을 내는 특징이 있습니다.
과학자들은 1960년대 LED 중에서도 붉은색 LED와 녹색 LED를 개발하면서 필라멘트에 열을 가해 빛을 얻는 백열등보다 훨씬 효율이 높은 빛을 개발할 수 있다는 희망을 가졌습니다. 가장 널리 활용되는 백색 빛을 내는 데 필요한 청색 LED는 1990년대 초에야 비로소 일본 연구진에 의해 개발됐습니다. 청색 LED 개발로 앞서 녹색, 붉은색 LED와 함께 삼원색으로 백색 LED를 구현할 수 있게 되면서 ‘빛의 혁신’이 이뤄지기 시작했습니다.
지금은 더 효율적이고 비용이 적게 드는 방법으로 형광물질을 청색 LED 위에다 덮는 기술을 통해 백색 LED를 구현합니다. 이렇게 개발된 백색 LED는 기존 백열등과 형광등을 대체할 수 있는 조명, 레이저, 각종 전자기기 디스플레이에 활용되고 있습니다.
청색 LED 개발과 더불어 LED 상용화를 가능하게 한 공로로 일본의 아카사키 이사무, 아마노 히로시, 나카무라 슈지 교수는 2014년 노벨 물리학상을 수상했습니다. 백색 LED는 백열등에 비해 효율이 훨씬 높습니다. 또 효율은 좋지만 중금속이 들어가는 형광등과 달리 친환경적이기 때문에 모든 조명 분야를 대체할 것으로 예상됩니다.
이처럼 LED 기술 혁명은 여전히 계속되고 있습니다. 21세기 들어 LED 자체적 기술 향상뿐 아니라 유기발광다이오드(OLED), 자외선발광다이오드(UV LED), 퀀텀닷발광다이오드(QdLED) 등 차별화한 소재와 기술을 통해 활용도를 넓힐 수 있는 기술로 진화를 거듭하고 있습니다.
OLED는 유기물 소재를 기반으로 한 것으로 상업화에 진입한 LED 기술입니다. OLED는 무기물로 구성된 LED와 달리 유기화합물로 만들어진 반도체를 이용해 자체적으로 발광하는 소자를 만드는 기술입니다. 기존 LED보다 기술적 비용이 적게 드는 장점이 있지만 아직 효율이 낮고 수명도 짧은 게 단점입니다. 이 때문에 조명 이용 시간이 비교적 짧은 카메라, 스마트폰 디스플레이 등에서 주로 적용되고 있습니다.
최근에는 청색 LED에 도포하는 형광물질 대신 ‘퀀텀닷(Qd·양자점)’을 도포해 LED 수준을 한층 끌어올린 기술도 상용화 단계에 들어섰습니다. 양자점이란 지름이 수십 나노미터(10억분의 1ｍ·1나노미터는 대략 성인 머리카락 굵기의 10만분의 1에 해당) 이하의 반도체 결정물질로 크기가 매우 작아 특별한 장치가 없어도 다양한 색의 빛을 낼 수 있는 특이한 성질을 지니고 있습니다. 특히 유기물질이 이용되는 OLED에 비해 생산 비용이 적게 들고 디스플레이 크기를 크게 할 수 있을 뿐 아니라 색 재현율도 좋아 현재 상용화된 디스플레이를 대체할 기술로 주목받고 있습니다. 최근 삼성, LG 등 국내 기업들이 선보일 예정인 퀀텀닷 TV가 바로 양자점 기술을 이용한 것입니다.
전헌수 서울대 물리학과 교수는 “기존 형광물질로 쓰이던 소재보다 퀀텀닷은 다양한 색깔을 자유자재로 낼 수 있을 뿐만 아니라 색감도 훨씬 좋아 앞으로 LED의 새로운 변화를 주도할 것”으로 분석했습니다. LED 활용 범위는 조명과 디스플레이를 넘어서고 있습니다. 대표적으로 ‘자외선(UV) LED’ 기술을 들 수 있습니다. 보통 빛은 우리가 눈으로 직접 볼 수 있는 영역(가시광)에서 파장이 짧을수록 에너지가 크고 색깔은 붉은색 계열에서 청색 계열로 바뀌는데, 이보다 에너지가 더 커지면 우리가 눈으로는 볼 수 없는 자외선이 됩니다. UV LED는 바로 이 자외선 영역의 빛을 내는 LED를 말합니다. UV LED는 파장이 짧고 에너지가 강력하기 때문에 위생, 통신, 의료 등 새로운 산업에 적용할 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.
2014년 노벨 물리학상 수상자인 나카무라 슈지 미국 샌타바버라대 교수는 “UV LED 기술은 박테리아나 바이러스 등 살균효과를 갖고 있어 조명뿐 아니라 위생 목적용 기술이나 화학검출 진단, 의료기기 등에 활용할 수 있다”며 “더 발전하면 에볼라 바이러스까지도 죽일 수 있는 기술로 활용될 수 있을 것”이라고 예상했습니다.
빛 없이는 살아가기 힘든 인류. 앞으로 LED 기술이 확산되면 조명, 디스플레이 등 개발에 경제적 효과를 톡톡히 볼 수 있을 뿐 아니라 의료 등 새로운 산업 경제에서도 새로운 패러다임을 만들 수 있을 것입니다.
[김미연 기자]
과학자들은 1960년대 LED 중에서도 붉은색 LED와 녹색 LED를 개발하면서 필라멘트에 열을 가해 빛을 얻는 백열등보다 훨씬 효율이 높은 빛을 개발할 수 있다는 희망을 가졌습니다. 가장 널리 활용되는 백색 빛을 내는 데 필요한 청색 LED는 1990년대 초에야 비로소 일본 연구진에 의해 개발됐습니다. 청색 LED 개발로 앞서 녹색, 붉은색 LED와 함께 삼원색으로 백색 LED를 구현할 수 있게 되면서 ‘빛의 혁신’이 이뤄지기 시작했습니다.
지금은 더 효율적이고 비용이 적게 드는 방법으로 형광물질을 청색 LED 위에다 덮는 기술을 통해 백색 LED를 구현합니다. 이렇게 개발된 백색 LED는 기존 백열등과 형광등을 대체할 수 있는 조명, 레이저, 각종 전자기기 디스플레이에 활용되고 있습니다.
청색 LED 개발과 더불어 LED 상용화를 가능하게 한 공로로 일본의 아카사키 이사무, 아마노 히로시, 나카무라 슈지 교수는 2014년 노벨 물리학상을 수상했습니다. 백색 LED는 백열등에 비해 효율이 훨씬 높습니다. 또 효율은 좋지만 중금속이 들어가는 형광등과 달리 친환경적이기 때문에 모든 조명 분야를 대체할 것으로 예상됩니다.
이처럼 LED 기술 혁명은 여전히 계속되고 있습니다. 21세기 들어 LED 자체적 기술 향상뿐 아니라 유기발광다이오드(OLED), 자외선발광다이오드(UV LED), 퀀텀닷발광다이오드(QdLED) 등 차별화한 소재와 기술을 통해 활용도를 넓힐 수 있는 기술로 진화를 거듭하고 있습니다.
OLED는 유기물 소재를 기반으로 한 것으로 상업화에 진입한 LED 기술입니다. OLED는 무기물로 구성된 LED와 달리 유기화합물로 만들어진 반도체를 이용해 자체적으로 발광하는 소자를 만드는 기술입니다. 기존 LED보다 기술적 비용이 적게 드는 장점이 있지만 아직 효율이 낮고 수명도 짧은 게 단점입니다. 이 때문에 조명 이용 시간이 비교적 짧은 카메라, 스마트폰 디스플레이 등에서 주로 적용되고 있습니다.
최근에는 청색 LED에 도포하는 형광물질 대신 ‘퀀텀닷(Qd·양자점)’을 도포해 LED 수준을 한층 끌어올린 기술도 상용화 단계에 들어섰습니다. 양자점이란 지름이 수십 나노미터(10억분의 1ｍ·1나노미터는 대략 성인 머리카락 굵기의 10만분의 1에 해당) 이하의 반도체 결정물질로 크기가 매우 작아 특별한 장치가 없어도 다양한 색의 빛을 낼 수 있는 특이한 성질을 지니고 있습니다. 특히 유기물질이 이용되는 OLED에 비해 생산 비용이 적게 들고 디스플레이 크기를 크게 할 수 있을 뿐 아니라 색 재현율도 좋아 현재 상용화된 디스플레이를 대체할 기술로 주목받고 있습니다. 최근 삼성, LG 등 국내 기업들이 선보일 예정인 퀀텀닷 TV가 바로 양자점 기술을 이용한 것입니다.
전헌수 서울대 물리학과 교수는 “기존 형광물질로 쓰이던 소재보다 퀀텀닷은 다양한 색깔을 자유자재로 낼 수 있을 뿐만 아니라 색감도 훨씬 좋아 앞으로 LED의 새로운 변화를 주도할 것”으로 분석했습니다. LED 활용 범위는 조명과 디스플레이를 넘어서고 있습니다. 대표적으로 ‘자외선(UV) LED’ 기술을 들 수 있습니다. 보통 빛은 우리가 눈으로 직접 볼 수 있는 영역(가시광)에서 파장이 짧을수록 에너지가 크고 색깔은 붉은색 계열에서 청색 계열로 바뀌는데, 이보다 에너지가 더 커지면 우리가 눈으로는 볼 수 없는 자외선이 됩니다. UV LED는 바로 이 자외선 영역의 빛을 내는 LED를 말합니다. UV LED는 파장이 짧고 에너지가 강력하기 때문에 위생, 통신, 의료 등 새로운 산업에 적용할 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.
2014년 노벨 물리학상 수상자인 나카무라 슈지 미국 샌타바버라대 교수는 “UV LED 기술은 박테리아나 바이러스 등 살균효과를 갖고 있어 조명뿐 아니라 위생 목적용 기술이나 화학검출 진단, 의료기기 등에 활용할 수 있다”며 “더 발전하면 에볼라 바이러스까지도 죽일 수 있는 기술로 활용될 수 있을 것”이라고 예상했습니다.
빛 없이는 살아가기 힘든 인류. 앞으로 LED 기술이 확산되면 조명, 디스플레이 등 개발에 경제적 효과를 톡톡히 볼 수 있을 뿐 아니라 의료 등 새로운 산업 경제에서도 새로운 패러다임을 만들 수 있을 것입니다.
[김미연 기자]
출처: http://news.mk.co.kr/newsRead.php?year=2014&no=1417555
'Insights & Trends > Technological/Scientific' 카테고리의 다른 글
| [스크랩/우주] 우리는 혜성에 섰다 로제타號 사상 최초 혜성 착륙 성공 (0) | 2014.11.14 |
|---|---|
| [스크랩/헬스케어] 온라인 쇼핑으로 생각해본 디지털 헬스케어의 미래 (0) | 2014.11.13 |
| [스크랩/모바일/결제] 결제 쉬워지고 할인 혜택도 풍성 (0) | 2014.11.13 |
| [스크랩/기술/미래] 삼성 개발자콘퍼런스 “스마트홈·모바일헬스·웨어러블이 미래다” (0) | 2014.11.13 |
| [스크랩/에너지] 삼성 ESS, 한화 태양광과 연합 (0) | 2014.11.13 |
