배터리 없이도 빛나는 ‘소프트 미케노발광 복합체’ 원인 규명

대구경북과학기술원

소프트 미케노발광 복합체 메커니즘을 규명한 연구 결과가 표지에 실린 국제학술지 '스몰'. 대구경북과학기술원(DGIST) 제공

국내 연구진이 배터리 없이도 빛나는 복합체인 ‘소프트 미케노발광 복합체’의 발광 메커니즘을 규명했다. 광학 센서, 인공 피부, 디스플레이 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 정순문 에너지환경연구부 연구원과 국민대 공동 연구팀이 미케노발광 복합체의 발생 원인인 마찰전기의 생성 원리를 규명했다고 13일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘스몰’의 표지 논문으로 지난달 25일 게재됐다.

미케노발광 소자는 압력이나 기계적인 변형에 의해 발광하는 재료다. 기존 미케노발광 소자의 발광을 유발하기 위해서는 상당한 압력이 필요했다. 또 반복적인 발광을 위해 자외선 또는 청색광을 이용한 에너지 공급과 같은 추가적인 처리가 필요했다.

연구팀은 소프트 미케노발광 복합체의 원리를 밝히기 위해 형광체에 대해 분석을 수행했다. 그 결과 형광체 외부에 비정질 산화알루미늄이 코팅된 경우 강한 미케노발광이 나타나는 것을 관측했다. 이 산화알루미늄이 유연한 투명 실리콘 고무와 마찰을 통해 강한 전기를 발생시키고 그 전기가 황화아연 발광입자를 활성화시킨다는 사실을 밝혀냈다.

실험에서는 산화실리콘, 산화마그네슘 코팅, 폴리우레탄 고분자를 사용해 마찰전기의 크기를 조절했다. 이를 통해 마찰전기의 크기와 미케노발광의 밝기가 관련돼 있다는 것을 파악할 수 있었다. 연구팀은 이같은 연구 결과를 바탕으로 새로운 계면마찰전기 기반 교류전계발광 모델을 제안해 미케노발광 현상을 규명했다. 

연구를 이끈 정순문 박사는 “이번 연구 결과가 더 적은 힘으로 더 밝은 미케노발광 복합체를 개발하고 최종적으로는 미케노발광의 새로운 응용분야 창출에 기여하길 바란다”고 말했다.  

[박정연 기자 hesse@donga.com]