[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 중앙대학교는 첨단소재공학과 김재민 교수 연구팀이 성균관대 연구진과 함께 인광 감광형 형광(PSF) 올레드(OLED) 내부의 에너지 이동 매커니즘을 규명하는 모델을 개발하고, 최고 효율 수준의 진청색 PSF OLED 소자를 구현했다고 11일 밝혔다.

OLED(유기발광다이오드)는 내부에서 발생한 에너지의 효율적인 빛 전환이 성능을 좌우한다. PSF OLED는 높은 효율과 수명을 동시에 확보하는 기술이지만, 효율에 이로운 포스터 에너지 전이(FRET)와 손실을 유발하는 덱스터 에너지 전이(DET)가 동시에 발생했다. 이에 기존의 해석법으로는 각 전이 속도를 정확히 구분해내지 못하는 문제가 존재해 왔다.

이를 해결하고자 연구진은 PSF OLED 내부에서 일어나는 포스터 에너지 전이(FRET)와 덱스터 에너지 전이(DET) 속도를 독립적으로 정량화할 수 있는 '멀티스케일 에너지 전이(MET) 모델'을 개발했다.

또한 해당 모델을 검증하기 위해 입체적 부피가 큰 작용기를 도입한 신규 인광 감광제(Pt-BS)를 설계했으며, 이를 적용한 진청색 PSF OLED 소자는 외부양자효율(EQE) 21.1%를 기록하며 해당 색 영역에서 세계 최고 수준의 성능을 입증했다.

이러한 연구 성과는 PSF OLED의 복잡한 에너지 전이 과정을 정밀하게 제어할 수 있는 가이드라인을 제시한 것이다. 특히 소재 설계 단계에서 효율 손실 경로를 사전에 예측할 수 있어 차세대 디스플레이 개발 속도를 획기적으로 높일 것으로 기대된다.

김 교수는 "이번 MET 모델은 분자 설계와 소자 분석을 유기적으로 연결해 OLED의 물리적 한계를 극복할 수 있는 강력한 도구"라며 "이를 통해 고효율·장수명이 가능한 4세대 OLED 상용화를 앞당길 수 있을 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구는 성균관대 화학공학부 이준엽 교수 연구팀과 공동으로 진행했으며, 신동진·강지훈 박사과정생이 제1저자로 참여했다. 연구성과는 화학공학 분야의 국제 학술지 '케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)' 2026년 1월호에 게재됐다.


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