한국광기술원, 굴절률 1.7 형광체 글라스 개발 ‘세계 최초’… 고효율·고신뢰성 핵심소재 확보 박은성 기자

2022년 08월 22일(월) 20:25

한국광기술원은 세계 최초로 굴절률 1.7을 달성한 고효율·고신뢰성의 색 변환 소재, 즉 형광체 글라스(Phosphor in Glass, PiG)를 개발했다고 22일 밝혔다.

발광다이오드(LED) 제조 공정에서 발생하는 광(光)손실 문제를 획기적으로 해결할 수 있고 발광효율을 5% 이상 높일 것으로 기대한다.

현재 LED 산업은 4차 산업혁명을 주도하는 모바일, 웨어러블, 자동차 분야 적용을 위해 소형화·고출력화에 집중하고 있다. 기존 실리콘 소재보다 내열성과 내구성이 좋은 고(高)기능성 유리 소재(Glass frit)를 사용하지만, 실리콘 소재와 비교해 투과율이 낮아 광손실이 크다는 문제점이 있다.

통상 유리 소재는 형광체 분말과 혼합해 만든 형광체 글라스 형태를 사용하는데 굴절률에서 차이가 작지 않다.

이 굴절률 차이는 광산란 손실을 발생해 LED의 발광효율을 떨어뜨려 굴절률 차이를 최소화하는 방안이 필요하다.

한국광기술원 조명소재부품연구센터 송영현 박사 연구팀과 티와이세라는 공동 연구를 통해 세계 최고 수준(굴절률 1.7)의 형광체 유리 소재를 개발했다.

개발한 유리 소재는 다른 재료 간 빛이 분산하는 문제점을 해결하고 고출력·고휘도의 LED 발광효율이 5% 이상 높아졌다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 개발한 기술을 자동차, 드론, 선박, 특수차량 등 다양한 이동 조명 시장에 적용할 예정이고, 일반 조명뿐만 아니라 미래 첨단산업으로 주목받는 초소형 모바일, 웨어러블, 스마트조명 등 다양한 분야에도 접목할 수 있을 것으로 전망한다고 강조했다.

김재필 한국광기술원 조명소재부품연구센터장은 “개발한 기술은 고효율 친환경·에너지 전환 기술로, 자동차용 전조등과 같이 LED의 슬림화와 초소형화, 효율 향상이 요구되는 응용 분야에 그 쓰임새가 더 많아질 것으로 기대한다”고 말했다./박은성 기자