504 Polymer Science and Technology Vol. 20, No. 5, October 2009
1. 센터 소개
본 광 에너지 소재 연구센터는 경기도 지역협력연구센터 (GRRC) 프로그램의 일환으로 2008년 7월에 지정되어 경기도 광산업의 산학 연 협력 메카로서 그 역할을 수행 중이다. 21세기 국가 차세대 성장 동력 산업은 information technology(IT), energy technology(ET), nano technology(NT), bio technology(BT)의 4개의 축으로 성장 될 것으로 예측되고 있으며 현재 산업계, 국가 연구소, 대학의 모든 R&D 구조는 이러한 틀에서 진행되고 있다. 4대 성장 동력 산업의 특 성은 고속화, 정밀화, 대용량화, 경량화, 박막화, 환경 친화, 에너지 절 약화로 집약될 수 있으며 이러한 특성을 모두 만족시킬 수 있는 기술 로 본 센터의 핵심 기술인 광(光)기술을 들 수 있으며 이를 바탕으로 하는 광(光)산업의 미래 부가가치는 매우 크다 할 수 있다. 광산업의 활성화를 위해서는 소재의 원활한 수급이 우선적으로 이루어져야 한 다. 본 센터의 최종목표인 광기능성 나노 유ᆞ무기 소재 개발은 광산업 의 시작점이 될 수 있다. 광산업이 중소기업 집약적 특성을 가지고 있 으나 광산업 소재는 화학 소재의 생산을 위한 대규모 장치 투자 특성상 대기업에서 소재의 공급이 이루어질 수밖에 없어 대기업의 관심과 기술 지원이 절대적으로 필요하다. 따라서, 광산업의 활성화를 위해서는 대 기업-중소기업-학계-연구소와의 유기적인 관계가 구축되어져야 한다.
경기도에는 SKC, 효성을 위시한 대기업형 소재기업과 광기능소재 이용 소자 기업들이 위치하고 있고, 판교 및 광교 테크노밸리에 산재 하는 정보전자 기업이 어우러져 광산업 발전 요소를 갖추고 있다.
이와 함께 2007년 단국대학교의 경기도 이전에 의하여 산학연간 의 연구개발 활성화 및 전문 인력의 수급이 원활해져 지역적으로 최 적의 유기적 조건을 갖추고 있어 본 센터의 설립 목표를 원활히 성공 적으로 이루어낼 수 있을 것으로 판단된다.
2. 센터의 목표 및 핵심 성과
본 센터가 추구하는 광기술이란 빛을 생성, 제어 그리고 활용하는 기 술을 총칭한다. 아래 그림에서 보는 바와 같이 광산업은 모든 4대 성장 동력 산업에 관련되어 있어 국가 기술 성장 발전을 위한 원천핵심기술 이라 할 수 있으며 연구 개발이 집중되어야 하는 기술 집약적인 산업, 고 부가 고성장 산업, 다양한 소재 및 소자에 의한 중소기업 지향 산업, 소 재- 부품-소자의 복합화에 따른 지역 집약적 산업, 광 특성상의 환경 친화적인 산업이라는 특성을 갖고 있다. 광산업은 아래와 같이 경기 도가 추구하는 4대 성장 복합화 기반도시의 핵심 전략 산업에 매우 적 절하며 이를 위해서는 광기능성 나노 유무기소재의 개발을 바탕으로 하는 원천소재 기술의 개발이 필수적이다. 본 센터의 광기능 나노 유 무기 소재를 이용한 핵심관련 사업화 분야는 아래와 같다.
본 센터가 지향하는 사업 목표 및 사업 방향을 나열하면 아래와 같다.
▷ 사업목표
ᆞ정보산업과 에너지 산업에 필요한 광기능 에너지 소재 개발에 의한
광 에너지 소재 연구센터(CPEM)
단국대학교 광 에너지 소재 연구센터장 강호종
경기도 용인시 수지구 죽전동 126
Tel: 031) 8005-2579, Fax: 031) 8005-4117 E-mail: [email protected]
Homepage: http://www.CPEM.re.kr 사업단 소개
광 응답
화학발광
광학렌즈
광섬유
홀로그램
유기 태양전지 광학필름 유기 고체 조명 광 기록
전기 전기
화학 투과
굴절
산란 투과/반사 발광
광 기술 열 광산업 원천 핵심기술 기술 및 지역 집약적 고도 성장형
선진국형 친 환경형 초정밀 산업
고분자과학과 기술 제 20 권 5 호 2009년 10월 505
원천기술을 확보하여 경기도 광기능 소재 산업의 성장 동력 창출ᆞ광기능 에너지 소재에 대한 경기도 내 산업체와의 공동 연구를 통해 산업화 요소기술과 응용기술 을 개발하여 광기능 에너지 소재의 사 업화 추진
ᆞ광기능 에너지 소재 및 소자분야의 고급인력 양성과 산업체 인력 재교육을 통한 연구능력 향상과 기술 경쟁력 제고
ᆞ광기능 에너지 소재와 소자 관련 첨단 장비의 확보와 효율적인 운 영을 통한 지역 중소기업의 기술력 및 경쟁력 강화
▷ 사업방향
▷ 센터의 핵심 성과
본 센터의 주 응용 분야인 유기태양전지와 고체 조명과 관련하여 많 은 성과를 올린 바 있으며, 그 핵심적 내용을 기술하면 아래와 같다.
2.1 유기 태양 전지 분야
10 cm×10 cm 유기태양전지 작동 모듈을 제작하는 test가 수행되 었다. 당해연도에 획득한 소자의 데이터는 18 mA, 2.4 V 정도의 전 력을 생산하는 결과를 보여서 아직은 높지 않은 수준이지만 최적 재료/
소자구조의 개발의 진행과 더불어 효율이 우수한 prototype 소자의 개 발 및 제작이 차년도에 지속적으로 수행될 것이다. 그림에 보인 바와 같이 모터구동이 태양전지의 전력생산에 의해 이루어진 것을 확인할 수 있다.
P3HT:PCBM 기반의 10 cm×10 cm 유기태양전지 모듈
2.2 유기 조명 분야
본 센터에서 디스플레이 및 조명 소자 응용을 위한 백색 유기발광 소자용 소재 및 소자를 개발하고 있으며, 다양한 신소재의 개발을 통 하여 우수한 특성을 갖는 유기발광소자를 개발하였다. 현재 유기발광 소자에서 가장 문제가 되고 있는 인광 청색 소자의 신규 호스트 재료 를 합성하여 청색 소자에서 19.4%의 양자 효율을 구현하였으며, 이
를 이용한 백색소자에서는 18.2%의 양자 효율을 얻을 수 있었다. 최근 에는 디스플레이의 응용을 위한 진청색 발광소자용 호스트 및 도펀트 재료를 개발하였으며, 이를 이용한 청색 소자에서 (0.15,0.16)에 해당 하는 우수한 색좌표와 11 cd/A의 높은 효율을 얻었다. 또한, 신규 재 료를 이용하여 백색 인광 소자를 제작하여 현재 세계 최고 수준인 (0.30,0.31)의 색좌표에 28 cd/A의 고효율을 구현하였다.
3. 산학 및 국제 협력
본 센터는 산학협력의 일환으로 경기도지역의 8개의 중소기업이 참 여하여, 센터 각 사업 분야의 사업화를 위하여 참여 교수들과 함께 연 구 활동에 전념하고 있다.
1 아이컴포넌트 5 램테크놀러지
2 (주)삼중 6 폴리크롬
3 (주)오엔에스 7 대주전자재료
4 (주)유니젯 8 나노다이아몬드
본 연구센터는 광 에너지 소재 관련 외국 유수의 연구그룹 및 센터와 MOU를 체결하여 소재와 소자 개발에 있어서 공동 연구를 수행하고 있 으며, 또 추진 중에 있다. 미국 Forrest 교수가 주도하는 미시간 대학교 연구팀과 유기태양전지 소재 공동 연구, 일본 동경공대(TIT) Wata- nabe 교수 연구팀과의 광반응 소재 관련 공동 연구, 일본 군마대학 Unno 교수가 주도하는 연구센터와의 실리콘 응용 소재 연구 등이 기 체결 되었으며, 추가로 다른 기관과의 협력을 추진 중이다.
4. 센터의 비젼
본 광 에너지 소재 연구센터의 비젼은 친환경 청정 에너지 확보를 위한 유기 및 무기 기반의 고효율 태양전지 소재 개발을 선도하고, 고 체 유기조명 소자용 소재를 개발하는 것이다. 아울러 이러한 소재를 바탕으로 한 고효율 광소자를 개발토록 하고, 관련된 제반 소재 분석 기법 및 기기의 개발을 통하여 경기도 광 관련 산업이 웅비하는데 큰 기여를 하는데 있다.
Si
Yellow polymer
PDMS
ITO
PEDOT:PSS
Blue polymer
Metal cathode
