탈모 치료 패치로 변신한 디스플레이 소재 양자점

사람 몸에 양자점-유기발광다이오드(QD-OLED) 패치를 부착해 모발 세포의 증식을 유도하거나(위) 심박을 측정하는 과정을 설명한 그림. 한국연구재단 제공

탈모 피부에 부착해 모발 세포를 최대 23%까지 늘리는 양자점-유기발광다이오드(QD-OLED) 패치 기술이 개발됐다. QD-OLED가 웨어러블 전자약으로 개발된 것은 이번이 처음이다.

한국연구재단은 전용민·권상직·조의식 가천대 교수팀이 국내 기업 이노큐디, 권정현 충북대 교수팀과 공동연구를 통해 고출력 의료용 웨어러블 QD-OLED 패치를 개발했다고 3일 밝혔다. 연구결과는 9월 25일 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 공개됐다.

양자점(QD, 퀀텀닷)은 입자 크기에 따라 색이 다양하게 나타나는 작은 반도체 결정이다. 양자점을 활용한 QD-OLED는 기존 LED보다 다양하고 선명한 색을 낼 수 있는 소자로 디스플레이 산업에서 주로 쓰인다.

인체에 부착해 실시간 진단·치료를 할 수 있는 웨어러블 OLED 기술은 헬스케어, 전자약 분야에서 주목받고 있다. 연구팀은 출력이 낮고 실시간 파장 변화가 어려워 전자약 구현에 한계가 있는 기존 QD-OLED의 성능을 개선했다.

연구팀은 먼저 OLED를 한 픽셀 안에 병렬로 적층해 저전압에서도 고출력을 내는 청색 OLED를 제작했다. 단층 청색광 OLED보다 최대출력을 435%까지 향상하는 데 성공했다.

봉지막(Encapsulation) 공정은 OLED 제조 과정에서 산소·수분이 침투하지 못하도록 밀봉해 제품 수명을 향상하는 단계다. 연구팀은 유연하고 청색광을 반사하는 다기능성 봉지막을 개발해 OLED를 만들고 QD-필름의 발광부에 부착했다. 양자점의 청색광 변환 효율이 기존 15%에서 최대 68%까지 증가했다.

연구팀은 개발한 QD-OLED를 웨어러블 패치에 적용하고 모발 치료, 심박수 측정 기능을 확인했다. 그 결과 모발 성장을 담당하는 모유두세포를 최대 23%까지 증식시켜 모발 증식 효과가 확인됐다. 심박수 측정도 실시간으로 가능했다.

전 교수는 "상용화 수준의 고출력·고신뢰성의 QD-OLED 패치 기술을 확보했다"며 "웨어러블 디스플레이뿐만 아니라 전자약, 센서, 광의학 등에서 활용될 것으로 기대한다"고 전했다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1016/j.cej.2024.156121

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]