모발 증식 및 심박수 측정용 고유연 QD-OLED 패치 플랫폼. 자료=한국연구재단탈모 피부에 부착하면 모발 증식 효과를 내는 양자점-유기발광다이오드(QD-OLED) 패치 기술이 개발됐다. QD-OLED가 웨어러블 전자약으로 개발된 건 세계 최초다.
한국연구재단은 가천대 전용민, 권상직, 조의식 교수 연구팀이 ㈜이노큐디, 충북대 권정현 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 실시간으로 광 파장 변환이 가능한 고출력 의료용 웨어러블 QD-OLED 패치를 개발했다고 3일 밝혔다. 양자점(QD)은 입자 크기에 따라 색깔이 다양하게 나타나는 작은 반도체 결정으로 양자점-유기발광다이오드(OLED)는 이런 양자점의 특성을 이용해 기존 LED보다 다양한 색의 빛을 내 디스플레이 산업에서 주로 쓰인다.
그동안 웨어러블 OLED 기술은 헬스케어 분야에서 다양한 연구가 이뤄졌지만 고출력과 실시간 파장 변화가 어려워 다양한 목적에 맞는 전자약 구현에는 한계가 있었다. QD-OLED 역시 유연성과 고출력의 근적외선 성능이 확보되지 못해 주로 디스플레이 분야에 활용하는 데 그쳤다.
반면 연구팀은 고출력, 실시간 광변환이 가능한 웨어러블 QD-OLED 패치를 개발하기 위해 병렬 적층형 청색광 OLED와 유연한 QD 필름 및 다기능성 봉지막 핵심기술을 개발했다. OLED를 한 픽셀에 병렬로 적층해 저전압에서도 고출력이 나올 수 있는 청색 OLED를 제작해 단층 청색광 OLED보다 435% 향상된 고출력 청색 OLED의 성능을 확보했다. 아울러 산소와 수분이 유기물에 침투하지 못하도록 밀봉해 제품의 수명을 향상시키는 봉지막 필름이 청색광 반사 역할을 해 기존 15%의 양자점 광변환 효율을 최대 68%까지 끌어올렸다.
이렇게 개발된 웨어러블 QD-OLED를 이용해 모발치료 및 심박수 측정 성능을 검증한 결과, 모발의 성장을 담당하는 모유두세포에 해당 패치를 부착했을 때 최대 23%까지 증식 효과를 보였고, 실시간으로 심박수 측정도 가능했다.
전 교수는 “상용화 수준의 고출력, 고신뢰성의 QD-OLED 패치 기술을 확보했다”며 “웨어러블 디스플레이뿐만 아니라 전자약, 센서, 광의학 등에서 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기본연구의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 화학 공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 지난 9월 25일 게재됐다.
