'열 받아도' 여전히 밝게 빛나는 형광물질 개발

임원빈 전남대 교수팀 연구 성과

(서울=연합뉴스) 신선미 기자 = 현존하는 백색 발광다이오드(LED)는 '열을 받으면' 빛 세기가 약해지는 약점이 있다. 여기 쓰이는 형광체(형광물질)의 특성상 온도가 높아지면 백색 빛을 내는 효율이 낮아지는 탓이다.

이런 단점을 보완한 새 형광체를 만드는 기술이 개발됐다. 이는 자동차 전조등과 실내 조명등을 비롯해 백색 LED를 사용하는 제품에 적용될 잠재력이 있다.

미래창조과학부는 임원빈 전남대 신소재공학부 교수팀이 이런 내용을 포함한 논문을 지난달 14일 국제학술지 '네이처 머티리얼즈'(Nature Materials)에 게재했다고 1일 밝혔다.

형광체는 외부의 빛에너지를 받아 우리 눈에 보이는 빛으로 바꿔 주는 발광재료다. 백색 LED는 흔히 청색 LED에 형광체를 바르는 방식으로 만들어진다. 청색 LED가 파장이 짧은 빛을 내면, 그 빛에너지를 형광체가 흡수했다가 가시광선으로 내보내는 식이다.

그러나 이런 형광체는 고온 환경에서는 낼 수 있는 빛의 세기가 대체로 줄어든다는 단점이 있다. 이 때문에 고온에서 백색 LED의 효율이 낮아지는 현상을 근본적으로 해결하기는 어려웠다.

연구진은 인산염 기반의 '나트륨초이온전도체'(Na super ionic conductor·NaSICON)로 형광체를 만들면 고온에서도 빛 세기가 유지됨을 최초로 발견했다.

고온에서는 전도체 속 나트륨이 움직이며 에너지를 만드는데, 형광체가 이 에너지를 받아 빛을 추가로 낸다는 것이다. 형광체가 고온에서 빛에너지를 일부 잃더라도, 나트륨 이온의 움직임으로 다시 그만큼의 빛을 보충하게 된다.

임원빈 교수는 "형광체 내부의 특성을 이용해 자체적으로 문제를 해결해냈다"고 연구의 의의를 밝혔다. 이번 연구는 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구) 지원으로 수행됐다.

임원빈 전남대 교수 [미래창조과학부 제공=연합뉴스]

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