충남대, 포항공대와 ‘Advanced Functional Materials’ 논문 게재

[충청뉴스 이성현 기자] 충남대학교는 응용화학공학과 이재원 교수팀이 포항공과대학교와 유기 반도체의 분자 구조를 정밀하게 조절하는 ‘π-브릿지 구조 공학’ 기술을 통해 1200nm를 넘어서는 단파적외선(SWIR) 영역에서도 높은 성능을 발휘하는 유기 광다이오드를 공동 개발했다고 18일 밝혔다.

이번 연구 성과는 국제 저명학술지 ‘Advanced Functional Materials’에 지난달 출판됐다. 이번 연구는 공동 제1저자인 충남대 Li Mengqiang 박사과정생과 포항공대 정민영 박사과정생의 주도로 진행됐다.

연구팀은 유기 광반도체 합성 기술을 기반으로 화학 구조를 정밀하게 설계해 신규 소재의 광흡수 스펙트럼을 단파적외선 영역까지 확장하고 분자의 자기조립 및 상분리 특성을 동시에 최적화하는 데 성공했다.

이러한 구조적·광물성적 조율을 통해, 저전력 조건에서도 높은 광감도와 빠른 응답 속도를 갖는 고성능 소자를 구현했다.

특히 광용적맥파(PPG) 기반 심박 측정과 무선 광통신 시연을 통해, 해당 소자가 실제 생체 신호 모니터링과 데이터 전송용 센서로 활용될 수 있음을 입증했다.

단파적외선은 피부 투과 손실률이 매우 적어 기존 광센서보다 생체신호 모니터링에 유리하며 유기전자소자의 유연성은 웨어러블·부착형 헬스케어 센서로의 확장 가능성이 높다.

이재원 교수는 “단파적외선 센서 시장은 최근 고성능 이미지 센서·자율주행 라이다·바이오 모니터링 수요가 증가하면서 빠르게 확대되고 있지만 이를 뒷받침할 차세대 유기 광반도체 소재 연구는 아직 충분히 축적되지 않은 상황”이라며 “현재는 2.0μm 단파적외선 영역까지 감응 가능한 유기 광반도체 원천소재를 개발하고 있으며 이를 기반으로 실용화 가능한 플랫폼으로 확장해 나가고 있다”고 밝혔다.