과기硏, 그래핀 이용 백색광 LED 개발

“비용 싸 대량생산에 유리”
네이처 온라인판에 실려

산화아연(노란색 공)을 그래핀이 껍질처럼 감싼 ‘그래핀 LED’ 개념도. 한국과학기술연구원 제공

‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀을 이용해 백색 발광다이오드(LED·전기에너지를 빛 에너지로 바꿔주는 반도체 소자)를 만드는 기술이 개발됐다. 최원국 한국과학기술연구원(KIST) 계면제어연구센터장은 29일 “산화아연 반도체에 그래핀을 결합해 백색 LED를 만드는 데 성공했다”고 밝혔다.

‘그래핀 LED’의 핵심 기술은 나노미터(nm·1나노미터는 10억분의 1m) 크기의 산화아연 반도체 주변을 그래핀이 껍질처럼 감싸도록 만든 것이다. 연구진은 산화아연 반도체가 내는 청색광에 주황색 광을 합쳐 백색광을 내는 LED를 만들어냈다.

최 센터장은 “그래핀을 이용해 LED를 제작하면 공정 시간이 줄어들고 비용도 싸 백색 LED를 대량 생산하는 데 유리할 것”이라고 밝혔다.

특히 연구진은 그래핀LED가 인체에 무해한 친환경 재료라는 점을 강조했다. 기존 LED는 주로 카드뮴이 함유된 화합물 반도체로 만드는데, 카드뮴은 인체에 치명적인 영향을 주는 중금속이다. 반면 산화아연은 자외선 차단제의 성분으로도 쓰이는 만큼 인체에 독성이 거의 없다.

최 센터장은 “산화아연-그래핀 구조물은 유기발광다이오드(OLED), 휘어지는 디스플레이, 질병 진단용 바이오센서, 고용량 리튬이온 2차전지 등에 쓰일 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 세계적인 과학 학술지인 ‘네이처 나노테크놀로지’ 28일자 온라인판에 실렸다.

이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com