[파이낸셜뉴스] 삼성디스플레이는 4일 노벨화학상 수상자인 모운지 바웬디 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수( 사진)를 초청해 퀀텀닷(양자점)을 주제로 특별 세미나를 개최했다고 밝혔다. 삼성디스플레이 기흥캠퍼스에서 열린 초청 강연에는 이종혁 대형사업부장(부사장)을 비롯해 임직원 400여명이 참석했다. 이날 바웬디 교수는 '양자 마법과 양자점 기술: 나노 세계로의 여정을 여는 합성법'을 주제로 강연을 했다. 그는 "퀀텀닷이 삼성의 기술력과 만나 디스플레이 분야에서 빠르게 발전하고 있다"며 "미래에는 바이오이미징, 광센서 등 다양한 응용 기술로 확대될 것"이라고 말했다. 퀀텀닷(양자점)은 아주 작은 나노 크기의 금속 또는 반도체 결정이다. 전압을 가하면 자연색에 가까운 다양한 빛을 내는 성질이 있어 차세대 디스플레이 소자로 각광받고 있다. 가령 금은 눈으로 보면 금색을 띠지만 입자가 7㎚일 때는 빨간색, 5㎚일 땐 초록색, 3㎚일 땐 파란색을 띤다. 바웬디 교수는 이러한 퀀텀닷(양자점)을 발견하고 합성하는 방법을 개발한 공로로 루이스 브루스 컬럼비아대 교수, 알렉세이 예키모프 나노크리스탈 테크놀로지 수석연구원과 함께 2023년 노벨화학상을 수상한 바 있다. 바웬디 교수는 나노 입자의 크기를 정밀하게 조절, 퀀텀닷을 안정적으로 생산할 수 있는 기술을 개발해 주목 받았다. 삼성디스플레이는 퀀텀닷을 패널에 내재화한 퀀텀닷(QD)-유기발광다이오드(OLED) 개발에 세계 최초로 성공한 뒤 지난 2021년 말 본격적인 양산에 돌입했다. 현재 프리미엄 TV 및 모니터 제품에 QD-OLED를 공급하고 있다. 이종혁 대형사업부장(부사장)은 "퀀텀닷을 발견하고 합성법을 개발해 나노 테크놀로지 분야를 개척한 과학자들의 공로가 있었기에 QD-OLED라는 차세대 디스플레이가 세상에 나올 수 있었다"며 "과학계와 긴밀한 연구개발(R&D) 협력을 통해 더욱 혁신적인 QD-OLED 디스플레이를 소비자에게 선보이겠다"고 전했다. mkchang@fnnews.com 장민권 기자

[파이낸셜뉴스] 한국전기연구원(KERI) 표재연 박사팀이 디스플레이 장치의 빛을 내는 부품이 나노사이즈로 작아지면 빛이 일직선으로 방출된다는 것을 세계 최초로 밝혀냈다. 빛을 내는 부품, 즉 발광소자는 빛을 방출할 때 내부에서 반사가 이뤄져 중첩되거나 여러 방향으로 흩어지는 것과 달리 나노 크기의 발광소자는 방향성이 좋아진다. 22일 전기연구원에 따르면, 디스플레이 장치에서 해상도가 높다는 것은 한 화면 안에 화소의 수가 많다는 것을 의미한다. 화소의 밀도가 높아지면 그만큼 영상이나 사진이 더 정밀하고 섬세하게 표현된다. 따라서 화소의 밀도를 높이기 위해 발광 소자를 마이크로미터(100만분의 1m)를 넘어 나노미터(10억분의 1m) 수준까지 더 작게 제작하기 위한 연구가 계속되고 있다. 나노 포토닉 3D프린팅 기술 나노미터급 고해상도 3D프린팅으로 광소자를 구현하는 기술. 발광 기능성 소재를 잉크화하여 나노미터급 구조물을 제작할 수 있는 기술로, 초고해상 디스플레이, 보안 인쇄, 정보저장 등에 혁신을 가져올 것으로 주목받는다. 연구진은 3D프린팅 된 나노 구조의 발광소자를 만들어 나노 구조에서 관찰되는 고지향성 발광 패턴을 밝혀냈다. 연구진의 3D프린팅 기술은 인쇄 노즐의 구경으로 구조물의 직경을 한정할 수 있다. 때문에 발광 소재를 원하는 위치에 넓은 범위에 걸쳐 직경 1만분의 1m부터 1000만분의 1m까지 원하는 크기로 제작할 수 있다. 이 기술로 발광 부품을 만들어 실험한 결과, 발광 소자의 크기가 직경 300나노미터 수준으로 아주 미세하게 작아지면 공간 제한으로 인해 빛의 내부 반사가 없어져 일직선의 한 방향으로만 전파된다. 그로 인해 빛이 방출될 때 높은 방향성의 발광 패턴을 보였다. 즉, 기본적으로 빛은 구조물 내부에서 다양한 경로를 통해 전파되고, 빛들의 중첩으로 넓게 퍼져 보이지만, 나노선 구조에서는 일직선인 단일 경로만 존재해 고지향성 발광 패턴을 보이는 것이다. 연구진은 "이 특성은 디스플레이, 광 저장매체, 암호화 장비 등의 성능을 크게 높이는 데 활용될 수 있다"고 설명했다. 기존 넓은 발광 패턴을 갖는 구조물들은 가까이 모이면 서로 중첩되거나 뭉개지는 '광신호 간섭'이 발생한다. 반면, 고지향성 발광 패턴을 갖는 나노선은 높은 밀도로 모여도 화소 간 구분이 명확히 가능하고, 정보 해석에 왜곡이 없어지기 때문에 고성능 장치 구현에 활용될 수 있다. 표재연 박사는 "이 연구 결과는 국가전략기술인 첨단 디스플레이나, 양자 분야의 기술 경쟁력 향상에 크게 기여할 것"이라고 말했다. 연구진은 이번 연구가 초소형 발광 소자가 활용될 수 있는 가상현실(AR, VR), 빔 프로젝터, 광 저장매체, 광 집적회로, 암호화 기술, 보안 인쇄 등의 분야에서 주목받을 것으로 내다봤다. 이에 성과의 응용·확산에 나설 계획이며, 원하는 구조물을 자유롭게 만들어낼 수 있는 3D프린팅 기술을 활용해 나노미터 영역에서 발생하는 다양한 광물리 현상을 계속 밝혀낼 계획이다. 한편, 연구진은 나노사이즈 발광소자의 성질을 밝혀내고 이를 미국 화학회(ACS)가 발행하는 나노과학 분야 최상위급 SCI 학술지인 'ACS 나노'에 발표했으며, 학술지에서는 그 우수성을 인정해 표지논문으로 선정했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

글로벌 TV 시장이 2009년 이후 역대 1·4분기 가장 낮은 판매에 그친 가운데 70인치 이상 초대형 유기발광다이오드(OLED) TV는 '나홀로 성장'을 보이고 있다. 올해 TV 교체 수요와 파리올림픽 등 호재로 초대형 OLED TV 출하량이 지난해 대비 상승할 것으로 예측되면서 시장을 석권한 LG·삼성전자와 LG디스플레이의 기대감이 높아지고 있다. ■ 초대형 OLED TV만 '급성장' 10일 글로벌 시장조사기관 옴디아에 따르면 올해 1·4분기 기준 70인치 이상 초대형 OLED TV 출하량이 17만2000대로 전년 동기(11만8000대) 대비 45.5% 급성장했다. 이는 역대 1·4분기 최대 판매량이다. 1·4분기 전체 TV 출하량이 2009년 1·4분기 이후 가장 적은 4642만1500대에 그친 것과 대조적이다. 매출 기준으로도 70인치 이상 초대형 OLED TV는 지난해 1·4분기 3억8000만달러(약 5195억7400만원)에서 올해 5억4000만달러(약 7383억4200만원)로 늘어나며 전체 OLED TV 시장 비중도 18.5%에서 25%로 확대됐다. 브랜드별로 살펴보면 삼성전자의 약진이 돋보였다. 지난해 1·4분기 초대형 OLED TV 시장에서 LG전자가 차지하는 비중은 75.3%로 2위인 소니(18.9%)와 삼성전자(3.2%)를 압도했다. 그러나, 올해 1·4분기 △LG전자(53.1%) △삼성전자(31.7%) △소니(13.3%) 순으로, 1년새 삼성전자의 점유율이 10배 가까이 뛰었다. ■시장 주도 LGD, 최대 수혜 예상국내 디스플레이 업체들도 독보적 기술력을 보유한 초대형 OLED 패널 생산 비중을 대폭 늘릴 전망이다. 옴디아는 올해 70인치 이상 OLED TV 패널 출하량이 전년 대비 34% 늘어난 116만대를 기록할 것으로 내다봤다. 실제로, 전세계에서 유일하게 80인치 이상 초대형 OLED TV 패널을 양산하는 LG디스플레이의 올해 1·4분기 초대형 OLED TV 패널(77·83·88·97인치) 출하량이 전년 동기 대비 51% 늘어난 16만6만000대를 기록한 것으로 전해진다. 삼성디스플레이는 77인치 OLED TV 패널을 지난해와 비슷한 규모인 6만대 출하했다. 초대형 OLED는 패널 위에 빛을 내는 유기물질을 나노미터(1㎚=10억분의 1m)급으로 아주 얇게 입혀야 하는데 화면이 커질수록 고르게 입히기가 쉽지 않아 균일한 화질을 구현하기 어렵다. LG디스플레이는 △패널 및 구동 기술 개선 △유기발광 소자 성능 향상 △베젤 최소화 등 기술 노하우를 통해 80인치대에 이어 세계 최대 사이즈인 97인치까지 잇따라 양산에 성공했다. 업계 관계자는 "올해부터 2025년까지 TV 교체 시기가 도래하고, 파리올림픽을 비롯해 대형 글로벌 스포츠행사가 잇따라 열리는 만큼 70인치 이상 OLED TV 출하량이 늘어날 것"이라며 "관련 시장을 주도하는 국내 TV·패널사들이 '거거익선(TV는 크면 클수록 좋다) 트렌드'의 수혜를 볼 것"이라고 내다봤다. rejune1112@fnnews.com 김준석 기자

[파이낸셜뉴스] 서울대 이태우 교수팀이 서로 다른 종류의 발광 소재를 겹으로 쌓아 만든 하이브리드 탠덤 발광 부품을 개발했다. 기존 페로브스카이트 하나로 만든 발광 부품은 구동 수명이 100 니트(nit) 정도 밝기에서 1.8시간 밖에 되지 않았지만 새로 개발한 탠덤 발광 부품은 5600시간에 육박해 3108배 오래 사용할 수 있다. 16일 과학기술정보통신부에 따르면, 이태우 교수팀이 페로브스카이트를 기반으로 탠덤 발광부품을 제작한 세계 최초의 연구결과를 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)'에 발표했다. 이번 연구결과는 향후 차세대 디스플레이 분야에서 페로브스카이트 발광 소재 상용화에도 기여할 것으로 전망된다. 이태우 교수는 "서로 다른 발광 부품을 적층해 효율과 고색순도를 동시에 만족하도록 부품을 구성하는 가이드라인을 제시한 데 의의가 있다"며, "이를 기반으로 녹색뿐 아니라 청·적색 하이브리드 페로브스카이트 탠덤 부품을 개발, 풀컬러 하이브리드 탠덤 디스플레이 구현에 도전하겠다"고 말했다. 차세대 태양전지 소재로 널리 알려진 페로브스카이트는 전기적 특성과 색 순도가 우수하고 가격이 저렴해 차세대 디스플레이 소자로 주목받고 있으나, 기존 유기발광소자(OLED)보다 효율이 낮다는 한계가 있다. 이를 해결하는 방법 중 하나는 서로 다른 특성의 소자를 결합하는 탠덤구조를 이용하는 것이다. 하지만 용액공정으로 제작하는 페로브스카이트의 특성상 다른 소자와 적층하는 것이 매우 까다롭고, 단순히 적층하는 것만으로는 높은 색순도와 발광 효율을 갖게하는 것이 어렵다. 연구진은 용액공정으로 하단의 페로브스카이트 나노 결정 단일부품을 만든 뒤 증착공정으로 상단의 유기 발광 단일부품을 제작하는 새로운 설계 디자인으로 탠덤 구조 페로브스카이트 발광 부품을 만들어냈다. 연구진은 광학 시뮬레이션을 통해 고효율·고색순도를 동시 구현하는 최적의 소자구조를 찾아 '하이브리드-탠덤 밸리'로 명명했다. 새로운 하이브리드 탠덤 부품은 최초로 외부 양자효율 37%에 달한다. 또한 페로브스카이트 상단 유기 발광층의 빛이 모두 투과하도록 30나노미터(㎚) 정도로 얇고 투명한 나노입자 발광체를 사용해 광추출 효율을 극대화했다. 특히 이 기술을 이용해 면적이 크고 유연한 발광 부품까지 만들어내는데 성공했다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 차세대 디스플레이 소자로 주목받는 페로브스카이트와 기존 유기발광다이오드(OLED) 장점을 접목시킨 새로운 발광소자가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 과학기술정보통신부는 서울대 이태우 교수 연구팀이 금속 할라이드 페로브스카이트와 유기 발광 소재를 결합해 오래가면서도 고효율인 하이브리드 탠덤 발광소자 개발에 성공했다고 16일 밝혔다. 태양전지 소재로 주로 활용되는 페로브스카이트는 전기적 특성과 색 순도가 우수하면서도 값은 싸 차세대 디스플레이 소자로 주목받고 있지만 OLED보다 효율이 낮다는 단점이 있다.  이같은 단점을 보완하기 위해 두 개 이상 소자를 쌓는 '탠덤' 구조를 이용하는 연구가 이어지고 있지만, 용액 공정으로 만드는 페로브스카이트 특성상 다른 소자 위에 쌓기 힘들고, 높은 색 순도와 발광 효율을 내기도 어려웠다. 연구팀은 용액공정으로 페로브스카이트 나노결정 단일소자를 만든 후 증착 공정으로 상단에 유기 발광 단일소자를 만드는 새로운 디자인을 개발했다. 광학 시뮬레이션을 통해 고효율이면서도 고색순도를 동시에 구현하는 소자구조를 찾았으며 '하이브리드-탠덤 밸리'란 이름을 붙였다. 신 소자는 100니트(휘도 단위)일 때 5596시간 가동할 수 있어, 2시간을 견디지 못하는 페로브스카이트보다 지속 시간이 3000배 이상 늘어나 상용화에도 유리한 것으로 밝혀졌다. 이태우 교수는 "서로 다른 발광 소자를 쌓아 효율과 고색순도를 동시에 만족하도록 소자를 구성하는 가이드라인을 제시한 데 의의가 있다"며 "녹색뿐 아니라 청·적색 하이브리드 페로브스카이트 탠덤 소자를 개발해 풀컬러 하이브리드 탠덤 디스플레이 구현에 도전하겠다"고 전했다. camila@fnnews.com 강규민 기자

【파이낸셜뉴스 수원=장충식 기자】 국내 연구진이 단파 적외선 영역에서 광학 성능을 나타내는 새로운 친환경 양자점을 제조하고, 광검출 소자에 이를 적용하는 데 성공했다. 7일 아주대학교는 김상욱 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과) 연구팀이 InSb 양자점을 염소 이온 표면 처리해 광학 성능을 극대화하고, 이를 소자에 적용하기 위해 무기 리간드 치환 기술과 접목, 높은 성능의 포토다이오드 타입 광검출기 제작에 성공했다고 밝혔다. 이에 따라 기존의 소재를 대체해 자율주행이나 무인 이동체 등 산업·군사·천문 관측용 탐지 장치에 활용 가능한 원천소재가 될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 관련 논문은 '표면 산화를 억제한 1500nm SWIR 광검출기용 콜로이드 InSb 양자점(Colloidal InSb quantum dots for 1500 nm SWIR photodetector with antioxidation of surface)'라는 제목으로 재료공학 분야의 저명 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science' 12월 온라인판에 게재됐다. 이번 연구에는 김종현 아주대 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과)와 이행근 한국화학연구원 박사가 함께 참여했다. 단파 적외선은 근적외선 영역보다 긴 파장대의 범위로 파장이 길어 투과성이 좋으며, 특히 가시광·근적외선 영역보다 태양광이나 수분에 의한 간섭이 매우 적다는 장점을 가지고 있다. 단파 적외선은 자율주행이나 무인 이동체 등에서 주변 환경을 인식하기 위한 목적으로 사용되며, 흐리고 안개 낀 날이나 어두운 밤에도 활용이 가능하다. 그러나 단파 적외선의 효율적 감응을 위한 소자의 성능과 가격 등의 측면에서는 한계를 보여 왔다. 기존 단파 적외선 감응 소자의 경우 규소(Si)나 인듐 갈륨 비소(InGaAs)를 기반으로 하나, 이 경우 1100nm 이상의 긴 파장 영역 대에서는 감도가 크게 떨어진다. 두 종류 이상 물질의 주기적 층을 쌓은 초격자 반도체의 경우, 제작 단가가 매우 비싸고 상온에서의 감지 성능이 떨어지는 단점이 있다. 이로 인해 상대적으로 저비용이며 비냉각형 소재인 양자점(Quantum Dot)이 하나의 해결 방안으로서 학계 및 산업계의 관심을 받아왔다. 양자점은 2023 노벨화학상의 영광을 차지한 반도체 나노입자 소재로, 수 나노미터(nm) 크기의 물질이 형태나 조성에 따라 가시광에서 적외선 영역까지 파장 조절이 매우 용이해 다양한 광소자로 연구되고 있다. 특히 황화납(PbS)이나 황화셀레늄(PbSe), 텔루르화 수은(HgTe) 같은 양자점 기반 소재를 이용한 단파 적외선 감응 소자들이 학계에서 최근 연구되어 왔지만, 납과 수은 같은 유독성 중금속을 사용한다는 점에서 산업계에서 널리 적용하기에는 어려움이 존재했다. 이에 따라 아주대 공동 연구팀은 납(Pb)이나 수은(Hg)을 사용하지 않는 InSb 양자점을 주목했다. InSb 양자점은 유해 중금속을 사용하지 않는 양자점으로 알려져 있으나, 표면 산화에 매우 취약해 그 성능을 나타내기가 매우 까다롭다는 단점이 있다. 아주대 연구팀은 합성 단계에서 염소 이온을 첨가해 양자점 표면 산화를 최대한 억제, InSb 양자점의 광학 성능을 극대화하고, 무기리간드 치환 기술을 접목해 안정적으로 소자에 적용 가능한 형태로 가공했다. 연구팀은 이렇게 만든 고밀도의 양자점 필름을 ITO 기판에 코팅해 포토다이오드 타입의 광 검출 소자에 적용했으며, 그 결과 상온의 1370nm와 1520nm 영역에서 각각 11.2%, 6.3%의 외부 양자효율을 달성, 별도의 냉각 장치 없이도 높은 성능이 나타남을 확인했다. 또 연구팀은 합성된 InSb 양자점의 단파 적외선 흡광 성능뿐 아니라 발광 또한 확인, 이를 통해 새로운 광원으로서의 가능성 또한 발견했다. 단파 적외선 발광의 경우 가시광이나 근적외선보다 인체 조직에서의 투과성이 매우 높기에 바이오 이미징에서 더욱 선명한 이미지를 얻을 수 있으며, 수분이나 햇빛 등 외부 환경에 의한 간섭이 적어 사물인터넷(IoT) 분야 등에서 응용이 가능할 것으로 보인다. 김상욱 아주대 교수는 "이번에 개발한 InSb 양자점 제조기술은 납과 수은 같은 유독성 중금속을 활용하지 않은 친환경 기술로, 가격 경쟁력과 효율도 높아 단파 적외선 감응에 사용할 수 있는 산업계의 가장 현실적 대안"이라며 "앞으로 지속적인 추가 연구를 통해 자율주행 등 미래 기술에 응용할 수 있기를 기대한다" 말했다. 이번 연구는 한국연구재단 나노소재기술개발사업, KIURI 및 기초연구사업 등의 지원을 받아 이루어졌고, 국내 특허 출원이 완료됐다. jjang@fnnews.com 장충식 기자

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단 정대환 박사팀이 그래핀과 양자점(퀀텀닷)으로 만든 새로운 발광 소자로 발광 다이오드(LED) 발광효율을 8배 증가시켰다. 특히 이 새로운 소재는 LED나 레이저같은 발광소자의 에너지 효율을 획기적으로 상승시켜 디스플레이 소비전력을 절감시킬 수 있다. 정대환 박사는 21일 "이 소재는 마이크로 LED와 같이 발광소자의 크기가 작아질수록 소자 효율이 줄어드는 스케일링 문제점의 한계를 극복할 수 있을 것"이라며, "디스플레이 소비전력을 획기적으로 낮춰 글로벌 에너지 절감에 기여하는 소재로 개발이 기대된다"고 말했다. 최근 증강현실(AR)이나 가상현실(VR)용 헤드마운트 디스플레이, 스마트 워치 등 차세대 전자제품에 사용되는 LED의 해상도를 높이기 위해 점점 작은 발광소자가 개발되고 있다. 하지만 소자의 크기가 작아질수록 부피 대비 표면적이 늘어나 표면에서 손실되는 전자들이 많아지고 이에 따라 발열이 발생해 에너지 효율이 떨어지는 문제가 발생한다. 연구진은 고효율 발광 소재를 만들기위해 표면 안정성이 뛰어난 2차원 소재 '그래핀'과 전자 구속력이 있는 '퀀텀닷'을 결합하는 혼합차원 이종구조를 활용했다. 그래핀은 1나노미터(nm) 보다도 얇은 원자층으로 이뤄져 있고, 표면이 화학적으로 매우 안정적이어서 에너지 손실이 적은 고효율 재료다. 또 퀀텀닷은 이름처럼 점과 같은 작은 크기로 많은 전자를 효과적으로 가두는 것이 가능해 발광효율이 높다. 연구진은 분자 단위로 초정밀 합성이 가능한 분자빔 성장 방법(분자빔 에피택시, MBE)으로 매우 급격한 계면을 갖는 고품질의 막을 만들었다. 분자빔 에피택시는 두께와 도핑, 구성을 조절할 수 있어 정교한 전자적, 광전자적 디바이스의 제작에 활용되고 있다. 이를 통해 2차원, 1차원, 0차원의 전자 상태를 갖는 양자 우물 층, 양자 와이어, 양자점과 같은 이종 구조를 만들 수 있다 이렇게 만든 그래핀-퀀텀닷 혼합차원 소재를 광루미네선스(PL)로 분석한결과, 기존 소재 대비 최대 8배까지 발광효율이 증가했다. 또한 그래핀과 퀀텀닷의 거리가 가까울수록 서로의 상호작용이 강해져 발광효율 향상 효과는 더욱 커졌다. 실제 그래핀과 퀀텀닷의 거리를 50㎚(나노미터)에서 10㎚로 줄였을때 발광효율이 80%에서 최대 800%까지 향상됐다. 이는 광전하 재결합이 촉진되고 전자를 운반하는 캐리어의 수명이 증가해 발광 효율이 더욱 향상됐다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 발광 소재를 나노분야 국제학술지 '나노 레터스(Nano Letters)'에 발표했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스 청주=김원준 기자] 충북도가 지역 핵심 주력산업인 반도체산업의 지속 성장 지원을 위해 차세대 반도체산업의 전략적 육성에 나선다.  충북도는 반도체산업의 급속한 변화에 선제 대응하기 위한 3대 추진전략을 마련, 추진한다고 10일 밝혔다.  추진전략에 따르면 충북도는 'K-반도체 벨트'와 연계한 반도체산업 육성 기반 조성 사업을 추진한다.  이를 위해 충북 육성 종합계획 수립 연구용역을 통해 장기 로드맵을 올 상반기 중 마련한다. 또 지난 1월 과학기술정보통신부 국가연구개발사업 예비타당성조사 대상사업으로 선정된 ‘시스템반도체 첨단 패키징 플랫폼 구축’사업의 예비타당성조사 본심사 통과를 거쳐 첨단 패키지·테스트 일괄공정 장비를 구축하고 공정기술 고도화 연구개발(R&D)도 추진할 계획이다.  반도체 융합부품 실장기술 지원센터 구축 사업 및 반도체 융합부품 혁신기반 연계 고도화 사업도 추진, 시제품 제작과 신뢰성 검증, 기업 애로기술 지원, 표준화개발 등 장비·기술지원에 나선다. 또 반도체산업 혁신성장을 위한 시장·기술 경쟁력 강화사업을 통해 반도체 기업의 기술 경쟁력을 강화한다.  차세대 반도체 기술개발 지원 사업을 통해서는 지역 반도체 관련 기업의 반도체 소재 개발, 신제품 개발 및 고도화 기술개발을 지원한다. 특히 올해는 차량용 반도체, 화합물 반도체, 지능형 반도체, 탄소중립 산업공정고도화 등 새롭게 대두되는 분야에 집중, 기업지원 및 신규사업 기획에도 주력할 계획이다.  아울러 반도체 시장·기술 컨설팅 지원사업을 통해 기업의 제품기술 생애주기형, 자체 역량확보형, 수요맞춤형 시장·기술 프로젝트 컨설팅을 지원한다. 또한 반도체 글로벌 마케팅 지원사업을 통해 제품·기술 고객 홍보전략 지원, 고객 발굴 활동 및 전문가 활용 지원을 추진한다.  이와함께 충북 반도체산업 생태계 강화를 위한 반도체산업 핵심인재 양성 및 네트워크 활성화 사업을 추진한다. 반도체산업의 핵심인 반도체 설계분야 고급인력 양성을 위해 수도권 대학과 지역대학이 연계 추진하는 시스템반도체 융합 전문인력 양성사업과 차세대 시스템반도체 설계 전문인력 양성사업도 지원한다.  이와 더불어 올해는 반도체 설계 인재양성 지원사업을 새로 추진해 설계인력 양성을 강화하는 한편, 후공정 분야 인력양성을 위해 반도체 소재·부품·장비 기술 전문인력 양성사업을 지원한다.  이밖에 반도체 전문가 포럼 및 충북 반도체산업육성 협의회를 열어 반도체 관련 산학연이 참여하는 토론회, 기술 교류회 등 반도체 혁신 생태계를 구축한다.  충북도 관계자는 “지역 최대 주력산업인 반도체산업 육성을 위해 산업의 빠른 변화에 선제적으로 대응할 것"이라면서 "정부 정책과 연계하는 것은 물론 지역 산업 특성에 맞춘 지역 반도체산업 육성을 위해 최선을 다하겠다”고 말했다.  한편, 지난해 충북도의 기업 지원사업으로 지역 반도체관련 기업인 P사는 전력반도체 신뢰성 100% 확보 및 양산 수율 향상을 이뤄 처음으로 해외 수출에 성공했다. 또 L사는 충북도의 나노입자를 적용한 스마트 발광다이오드(LED)소자 시제품 제작 지원을 통해 성능향상을 이뤄 매출 증대를 이뤘다. kwj5797@fnnews.com 김원준 기자

【파이낸셜뉴스 라스베이거스(미국)=장민권 기자】 삼성디스플레이가 최근 양산에 돌입한 유기발광다이오드(올레드) 기반 퀀텀닷(QD·양자점) 디스플레이를 세계 최대 가전·정보기술(IT) 전시회인 'CES 2022'에서 처음으로 공개하면서 향후 LG전자와 올레드 TV 경쟁을 예고했다. 나노미터(1㎚=10억분의 1m) 크기의 청색 자발광 소재를 광원으로 삼는 퀀텀닷을 내재화해 최고 수준의 색 재현력과 넓은 시야각을 구현했다. LG디스플레이의 기존 올레드 패널과 직접 화면을 비교하는 등 대형 올레드 패널 기술력에서 우위에 있다는 자신감을 드러내 향후 올레드 TV 시장을 둘러싼 치열한 경쟁을 예고했다. 삼성디스플레이는 4일(현지시간) 미국 라스베이거스 앙코르 호텔에서 국내 언론을 대상으로 개최한 '프라이빗 부스 투어'에서 55·65형 TV용 패널, 34형 모니터용 패널 등 3종의 QD디스플레이 패널 제품을 선보였다. 삼성디스플레이가 지난해 11월 양산을 시작한 QD디스플레이 패널을 시장에 공개하는 건 이번이 처음이다. QD디스플레이는 청색 올레드 소자를 광원으로 QD 소재를 적용해 색을 구현하는 방식이다. 흰색 소자를 발광원으로 삼는 올레드 패널과 차이가 있다. 입자 크기에 따라 다른 색을 내는 반도체 입자인 퀀텀닷을 활용함으로써 빛의 삼원색(적색·녹색·청색)에 가장 근접한 색 표현이 가능하다. 실제 부스 입구부터 각기 다른 크기의 QD디스플레이 11대를 연결해 만든 '빛의 터널'을 배치해 QD디스플레이만의 넓은 색 영역과 색상 구현력을 강조했다. 삼성디스플레이 관계자는 "QD디스플레이는 기존 대형 디스플레이가 컬러 필터로 색을 구현하는 것과 달리 독자적인 잉크젯 프린팅 기술로 완성한 QD 발광층을 통해 역대 최고 수준의 색 재현력과 넓은 시야각, 밝은 컬러 휘도, 혁신적인 HDR을 완성했다"고 설명했다. 특히 QD디스플레이 옆에 LG디스플레이의 올레드 패널과 액정표시장치(LCD)를 나란히 세워 색상을 비교 시연하며 색 구현력에서 경쟁사보다 앞서 있다는 자신감도 내비쳤다. 디스플레이는 시야각에 따라 컬러·밝기 차이가 생기는데, QD디스플레이 빛을 넓게 분산시키는 광학적 특성을 지닌 퀀텀닷 소재를 탑재해 시야각으로 인한 화질 저하가 크지 않다고 회사 측은 설명했다. 삼성디스플레이가 올레드 기반의 QD디스플레이를 시장에 처음 공개하면서 삼성전자의 올레드 TV 시장 진출 선언이 임박했다는 평가다. 삼성디스플레이는 자발광 화질을 갖춘 모니터용 34형 QD디스플레이도 함께 공개했다. 0.1㎳(0.001초)의 빠른 응답속도가 적용돼 화면이 빠르게 전환되는 순간에도 끊김이나 끌림이 없는 선명한 화질을 구현했다. 아울러 삼성디스플레이는 'S'자 형태로 안팎으로 접거나 안쪽으로 두 번 접는 등 다양한 제품의 폴더블 중소형 패널도 시제품 형태로 공개했다. mkchang@fnnews.com 장민권 기자

[파이낸셜뉴스] 기초과학연구원(IBS)은 조민행 분자 분광학 및 동력학 연구단장팀이 양자점 디스플레이(QLED)의 발광효율을 향상시킬 수 있는 새로운 방법을 찾아냈다고 5일 밝혔다. 연구진은 크기 100나노미터(nm) 이하의 박막으로 만들어진 양자점을 메타물질 나노구조 위에 만들어 발광효율을 향상시켰다. 조민행 단장은 "양자점 내부에서 빈번히 빛이 외부로 방출되지 않는 현상을 나노구조를 통해 제어할 수 있음을 최초로 증명했다"고 말했다. 전자가 공급받았던 에너지를 다시 빛의 형태로 외부로 방출하는 것이 우리가 관찰하는 QLED 등 광전소자의 빛이다. 양자점은 지름이 수 nm 수준인 반도체 입자다. 입자 크기에 따라 다른 주파수의 빛을 방출하는 등 독특한 광학적 성질을 지녀 QLED 등 다양한 광전소자로 응용되고 있다. 양자점과 같은 반도체는 전자가 존재할 수 있는 두 개의 밴드를 갖는다. 전자가 차 있는 아래쪽의 밴드를 '가전자대', 전자가 비어있는 위쪽 밴드를 '전도대' 그리고 이 둘 사이의 에너지 차이를 밴드갭(Band Gap)이라 부른다. 밴드갭보다 큰 외부 에너지(빛)를 받으면 가전자대에 있던 전자는 전도대로 들뜨게 된다. 이때 전자가 사라진 빈자리를 정공(hole)이라 하며, 정공은 전도대로 올라간 전자와 쌍을 이뤄 엑시톤(exciton)이라는 준입자를 형성한다. 엑시톤은 시간이 흐르면 에너지를 잃으며 정공과 재결합한다. 문제는 모든 엑시톤이 이처럼 이상적으로 빛을 방출하지는 않는다는 것이다. 양자점 물질의 특성에 따라 엑시톤의 재결합은 다른 과정을 통해 일어나기도 한다. 대표적인 현상이 두 개 엑시톤의 상호작용으로 인해 발생하는 '오제 재결합' 현상이다. 오제 재결합은 전자와 정공이 결합할 때 빛이 외부로 방출되지 않고 주변에 있는 다른 엑시톤에 에너지를 전달하는 현상이다. 즉, 빛이 밖으로 나오지 않기 때문에 양자점을 기반으로 하는 광전소자, 특히 디스플레이의 효율을 향상시키는데 큰 걸림돌이 되고 있다. 연구진은 크기 100nm 이하의 박막으로 만들어진 양자점을 메타물질 나노구조 위에 제작하여 오제 재결합 현상을 탐구했다. 이 과정에서 수 피코 초(ps, 1조 분의 1초) 수준의 매우 짧은 시간에 일어나는 오제 재결합 현상을 관측했는데, 나노구조로 인해 오제 재결합 현상이 억제된다는 것을 발견했다. 조 단장은 "외부 구조를 도입해 비(非)복사과정 중 하나인 오제 재결합을 억제 할 수 있어 광전소자의 효율 향상에 기여할 것"이라고 말했다. 이번 연구결과는 광학 분야 국제학술지 '어드밴스드 옵티컬 머터리얼스(Advanced Optical Materials)' 2021년 12월 23일자 온라인 판에 게재됐다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자