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최미리(신소재) 씨, 유기태양전지 수명 향상 ‘길 찾다’
석사과정생으로서는 이례적으로 세계 수준 화학지에 게재
[307호] 2011년 06월 08일 (수) . @

 총학생회장으로 활발하게 활동한 한편, 유기 전자 소자 분야에서 학부시절부터 우수한 연구실적을 선보인 석사과정생 최미리(신소재, 석사)씨 팀이 2016년까지 3억 3,500만 달러의 거대한 시장으로 성장할 것으로 예상되는 차세대 유기태양전지의 수명을 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다.

 특히 석사과정생으로는 이례적으로 화학분야의 최고권위지로 일컬어지는 ‘안게반테 케미(Angewandte Chemie)’지에 논문을 게재해 더욱 눈길을 모으고 있다.

 이태우(신소재) 교수ㆍ최미리(신소재 석사) 팀이 제일모직 허달호 박사와 함께 자기 도핑 전도성 고분자 조성물을 이용, 유기발광다이오드(OLED)와 유기태양전지에 활용해 효율성과 수명을 크게 향상시킬 수 있는 기술을 개발, ‘안게반테 케미’지를 통해 발표했다.

 이 기술을 유기태양전지에 응용할 경우, 유기태양전지 수명이 기존 물질에 비해 3배 가량 향상되며, OLED의 경우에는 무려 38배나 수명이 향상되는 것으로 알려졌다.

 연구팀은 기존에 사용되는 전도성 고분자 조성물이 물에 잘 용해되지 않아 필름을 형성할 때 균일한 도포가 어려운 반면, ‘자기 도핑 전도성 고분자 조성물’은 물에 완전히 녹는 특성을 가지고 있어 필름으로 만들어도 그 형태가 그대로 유지된다는 점에 착안했다.

 또 일함수 조절이 어려워 정공주입/추출에 어려움을 겪었던 기존 소재의 단점을 보완하는 한편, 수명 향상을 위해 자기 조립에 의해 표면층을 형성할 수 있도록 과불화이오노머를 추가하여 조성물을 설계했다.

 이 설계를 바탕으로 OLED와 유기태양전지의 정공주입층과 정공추출층에 응용한 결과, 연구팀은 기존 소재 대비 발광효율은 물론 수명까지 크게 높이는 결과를 얻을 수 있었다.

 이미 디스플레이나 조명에 활발하게 활용되고 있는 OLED는 이번 성과를 통해 보다 수명이 길고 에너지 효율이 좋은 제품 개발로 이어질 것으로 기대되고 있다.

 유기태양전지는 가볍고 구부릴 수 있으며(flexible), 저렴한데다 낮은 광량에서도 발전이 가능하다는 장점 때문에 창에서 바로 전기를 생산해낼 수 있는 솔라 윈도우나 자체발전하는 휴대폰 및 군수용 제품에 활용될 것으로 전망되고 있다.

 이번 연구성과는 지난해 5월 ‘국제분자전자소자 학술대회’에서 제1저자인 최미리 씨가 석사 1년차로는 역시 이례적으로 ‘젊은과학자상’을 타면서 학계의 관심을 모은 연구성과를 바탕으로 하고 있다.

 또, 최 씨는 이미 관련 연구로 학부시절부터 ‘국제정보디스플레이학회’ 우수 포스터논문상, 교육과학기술부-한국과학창의재단 선정 ‘학부생연구프로그램(URP)’ 최우수 과제상을 수상하는 등 학부생연구참여로 연구를 시작, 석사과정에 이르러 이 같은 성과를 내놨다.

 논문의 교신저자이자 최 씨의 지도교수인 이태우 교수는 “이번 연구성과는 정보·에너지소재분야에서 활발하게 연구가 진행되고 있는 유기전자소자의 효율과 수명을 대폭 높인 것으로 향후 응용이 크게 기대된다”라며 “이러한 연구성과가 아직 석사 과정에 불과한 학생에게서 나왔다는 점도 학계에 시사하는 바가 크다”라고 밝혔다.

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