미래창조과학부(장관 최양희)는 임원빈 전남대학교 신소재공학부 교수 연구팀이 백색 LED가 작동할 때 발생하는 고온에도 빛의 세기가 감소하지 않는 신개념 형광체를 개발했다고 1일 밝혔다.

형광체는 LED 빛을 받아 색을 변환하는 물질로 백색 LED 구현을 위한 핵심 소재다. 하지만 대부분 형광체는 온도가 높아지면 빛의 세기가 감소해 효율이 저하돼 왔다.

연구팀은 온도가 증가할 때 주변 조건에 따라 물질의 구조·결합이 변화하는 '상변화' 현상을 이용해 고온에도 빛이 줄지 않아 효율 저하가 없는 '스마트 자가치유 형광체'를 개발했다.

이 결함 에너지 준위는 에너지를 가둬놓는 역할을 하며 가둬진 에너지는 온도가 증가할 때 활성제의 발광 중심으로 이동한다.

연구팀은 온도 변화에 따른 형광체 엑스레이 회절 패턴과 직접 제작한 시분해 형광(형광 물질이 형광을 잃기까지 걸리는 시간) 장치를 이용해 밝혀낸 형광체의 구조적 특성을 형광체 광학적 특성과 연관 지어 분석했다.

그 결과 온도 변화에 따른 형광체 상변화 특성이 고온에서의 형광체 발광과 연관돼 있다는 것을 밝혀냈다. 연구팀은 이 같은 분석 결과들을 종합해 스마트 자가치유 형광체를 개발했다.

임원빈 교수는 "온도가 올라가더라도 형광체 빛의 세기가 줄어들지 않는 원천기술을 처음으로 개발한 것"이라며 "자동차 전조등을 비롯해 조명 등 고출력 백색 LED 분야에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구 성과는 '네이처 머터리얼즈(Nature Materials)'에 지난달 14일자로 게재됐다.