옷이 디스플레이로?…입을 수 있는 OLED 섬유 개발

KAIST 최경철 교수팀 "패션, 기능성의류, 안전, 차량디자인 등 다양한 응용 가능"

[아시아경제 김봉수 기자] 머지 않아 자유 자재로 색깔, 무늬, 그림이 변하거나 동영상이 재생되는 옷이 등장할 것으로 보인다.

한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀이 정보 출력이 가능한 유기발광다이오드(OLED) 전자 섬유를 개발했다고 12일 밝혔다.

이 전자 섬유는 실제 입을 수 있는 형태의 소재다. 기존 2차원 평면 소자와는 다르게 인체의 다양한 움직임을 감당할 수 있고 뛰어난 착용성과 휴대성을 제공할 수 있는 섬유의 1차원 구조를 갖고 있어 차세대 폼 팩터(form-factor)로 주목받고 있다. 특히 빛을 방출하는 전자 섬유는 패션, 기능성 의류, 의료, 안전, 차량 디자인 등 다양한 응용 잠재력에 많은 주목을 받고 있다.

하지만 지금까지 개발된 빛을 방출하는 전자 섬유들은 디스플레이로 활용되기엔 부족한 전기 광학적 성능을 보여 왔다. 단순히 소자 단위 또는 종횡비가 긴 2차원 평면 단위에서 연구가 이루어져 응용 기술 개발에 어려움이 있었다.

연구팀은 OLED 전자 섬유 디스플레이 구현을 위해 높은 전기광학적 성능 구현과 함께 주소 지정 체계 구축에 주목했다. 연구팀은 먼저 300 마이크로미터(?m) 직경의 원통형 섬유 구조에 적합한 RGB 인광 OLED 소자 구조를 설계했고 연구팀이 보유한 원천기술인 딥 코팅 공정을 활용해 평면 OLED 소자에 버금가는 수준의 OLED 전자 섬유를 개발했다.

특히 고효율을 얻을 수 있는 인광 OLED를 섬유에 성공적으로 구현해 최고 1만 cd/m2(칸델라/제곱미터) 수준의 휘도, 60 cd/A(칸델라/암페어) 수준의 높은 전류 효율을 보였다. 이는 기존 기술 대비 약 5배 이상의 전류 효율에 해당하는 수치다.

연구팀은 아울러 OLED 전자 섬유를 기반으로 안정적인 디스플레이 구동을 위해, OLED 전자 섬유 위에 접촉 영역을 설계해 직조된 주소 지정 체계를 구축했다. 그리고 문자와 같은 정보를 디스플레이 해 실제 입을 수 있는 기능성을 확인했다.

이 전자 섬유는 디스플레이라는 표시 장치 관점에서 반드시 요구되는 밝은 밝기와 낮은 전력 소모를 위한 높은 전류 효율, 낮은 구동 전압, 그리고 주소 지정성을 갖췄다는 게 연구팀의 설명이다.

이번 연구를 주도한 최 교수 연구팀의 황용하 연구원은 "섬유 기반 디스플레이 구현을 위해 필수적으로 요구되는 요소 기술들을 구현하는 데 집중했다?며 "전자 섬유가 가진 뛰어난 착용성과 휴대성을 제공함과 동시에 디스플레이 기능성을 구현해 패션, 기능성 의류 등 다양한 응용 분야에 적할 수 있을 것이라 기대된다?고 말했다.

이번 연구 결과는 나노 분야의 권위 있는 국제 학술지 `어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)'에 지난 3일자 전면 표지 논문으로 게재됐다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr