김용성 표준과학연 박사팀
나노기술로 지속시간 늘려
신호등의 수명을 2배 이상 늘릴 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이에 따라 신호등 수명연장에 따른 교통안전은 물론 교체 비용절감 등 경제적 효과도 매우 클 것으로 기대되고 있다.
한국표준과학연구원(KRISS) 김용성 박사(KRISS 책임연구원· 과학기술연합대학원대학교 교수·사진) 연구팀은 나노입자 구조를 자유자재로 변화시켜 제품의 효율을 극대화하는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.
나노입자는 머리카락 수천분의 일 크기의 극히 작은 입자로, 물질을 나노입자로 줄이면 기존의 성질과 전혀 다른 특성을 갖게 돼, 이를 응용한 다양한 나노기술 개발이 가능하다. 이 기술을 기존 LED(발광다이오드) 신호등에 적용하면 낮은 전력으로도 점등이 가능해 지속시간을 2배 이상 늘릴 수 있게 된다.
연구팀은 기존 LED 신호등을 구성하는 질화갈륨(GaN) 박막의 나노입자 구조를 박막형태에서 삼각형 형태로 바꾸면 음의 전자와 양의 정공사이의 거리가 최소한으로 줄어드는 것을 확인했다.
이처럼 나노입자의 특성은 구조에 따라 달라지는데 그동안에는 나노입자가 너무 작아 원하는 성질을 가진 나노재료의 구조를 파악하거나 그 제조방법을 파악하기 어려웠다.
연구팀은 재료물성을 파악하는 제일원리계산법을 통해 반도체 표면의 절대에너지를 계산하고 다양한 물질의 나노입자 구조를 자유자재로 변형시켜 이에 대한 성질과 공정조건을 파악할 수 있는 기술을 개발했다.
이를 통해 신호등에 쓰이는 질화갈륨(GaN) 외에도 자동차 전기장치 소자에 활용되는 산화아연(ZnO), 광센서, 태양광 발전에 필요한 카드뮴 설파이드(CdS) 등 주요 반도체 재료에 대한 구조 50여종을 구현하는 데에도 성공했다.
김용성 KRISS 박사는 “질화갈륨 등은 반도체 산업에서 활용도가 높은 만큼 많은 업체들이 제작 물품에 맞게 나노입자의 구조와 공정조건을 참고할 수 있다”며 “이를 바탕으로 나노입자를 이용한 광전자 소자 기술개발의 가속화가 기대된다”고 말했다.
나운규 기자 sendme@cctoday.co.kr