교통신호등 수명 '2배이상 길게'

표준연 김용성 박사, 나노구조 변화로 효율 극대화

▲ KRISS 김용성 박사가 제일원리계산법을 통한 나노데이터 연구를 수행하고 있다.

대덕특구 연구진이 교통신호등 수명을 2배 이상 늘릴 수 있는 나노입자 구조를 자유자재로 변화시켜 제품의 효율을 극대화하는 기술을 개발해 화제다.

16일 한국표준과학연구원(KRISS)에 따르면 김용성 책임연구원(과학기술연합대학원대학교 교수)이 머리카락 수천분의 일 크기의 극히 작은 입자인 나노구조 변화를 통해 수명 및 효율성을 향상시키는 기술을 개발, 주목을 받고 있다.

전국 LED(발광다이오드) 신호등은 질화갈륨(GaN)을 박막형태로 사용, 이를 특정 구조의 나노입자로 변화를 줄 경우 지금보다 낮은 전력으로도 지속시간을 2배 이상 늘릴 수 있다는 설명이다.

LED는 양(+)과 음(-)의 전기적 성질을 지닌 2 종류의 화합물 반도체 원소로 구성, 여기에 전압을 주면 음의 전자가 양의 정공과 결합하면서 에너지(빛)가 발생하는데 이 사이의 거리가 짧을수록 더 큰 효율성을 지닌다.

김 연구원은 기존 LED신호등을 구성하는 질화갈륨 박막의 나노입자 구조를 박막형태에서 삼각형 형태로 바꾸면 음의 전자와 양의 정공사이의 거리가 최소한으로 줄어드는 것을 확인했다.

또 김 연구원은 재료물성을 파악하는 제일원리계산법을 통해 반도체 표면의 절대에너지를 계산, 다양한 물질의 나노입자 구조를 자유자재로 변형시키고 이에 대한 성질과 공정조건을 파악할 수 있는 기술을 개발했다. 이를 통해 신호등에 쓰이는 질화갈륨(GaN)이외에도 자동차 전기장치 소자에 활용되는 산화아연(ZnO), 광센서 및 태양광 발전에 필요한 카드뮴 설파이드(CdS)등 주요 반도체 재료에 대한 구조 50여 종을 구현했다.

KRISS 김용성 연구팀은 해당기술로 파악된 자료를 모두 DB화하여 관련 산업계에서 누구나 이용할 수 있도록 홈페이지에 공개했다. (http://npdb.kriss.re.kr)

김용성 박사는 “질화갈륨 등은 반도체 산업에서 활용도가 높은 만큼 많은 업체들이 제작 물품에 맞게 나노입자의 구조와 공정조건을 참고할 수 있다”며 나노입자를 이용한 광전자 소자 기술개발의 가속화를 전망했다.

배문숙 기자