한국표준과학연구원은 김용성 박사가 LED 신호등의 수명을 획기적으로 늘릴 수 있는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.
김 박사팀은 '질화갈륨(GaN)'을 박막 형태로 만들어 사용하는 LED 신호등을 특정 구조의 나노입자로 변화시킴으로써 지속시간을 2배 이상 늘리는 데 성공했다.
나노입자는 지름이 1∼100나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ) 이하의 입자로, 크기가너무 작아 나노입자로 구성된 나노재료의 구조를 파악하거나 제조방법을 알기 어렵다는 한계가 있다.
연구팀은 LED 신호등의 질화갈륨 나노입자 구조를 박막에서 삼각형으로 바꾸는방법으로 에너지 효율을 높이는 데 성공했다.
LED에 전압을 걸어주면 양극과 음극을 띤 두 종류의 화합물 반도체가 서로 결합하면서 에너지를 발생시키는데, 둘 사이의 거리가 짧을수록 효율이 커진다.
연구팀이 LED의 나노입자 구조를 삼각형 형태로 바꾼 결과, 양극과 음극의 거리가 최소한으로 줄어드는 것으로 나타났다.
연구팀은 물질의 성질을 실험 없이도 슈퍼컴퓨터를 이용한 계산을 통해 알아내는 방식인 '제일 원리 계산법'을 통해 반도체 표면의 절대에너지를 계산, 나노입자구조를 자유자재로 변형시킬 수 있는 기술을 개발했다.
이를 통해 신호등에 쓰이는 질화갈륨 뿐만 아니라 자동차 전기장치 소자에 활용되는 '산화아연', 광센서 및 태양광 발전에 필요한 '카드뮴 설파이드' 등 주요 반도체 재료의 나노입자 구조 50종을 구현하는 데 성공했다.
연구팀은 이 기술을 관련 산업계에서 이용할 수 있도록 데이터베이스화해 홈페이지(http://npdb.kriss.re.kr)에 공개했다.
김용성 박사는 "질화갈륨은 반도체 산업에서 활용도가 높은 만큼 관련 업체에서나노입자의 구조와 공정조건을 참고할 수 있을 것"이라며 "나노입자를 이용한 광전자 소자 기술개발에 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
jyoung@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>