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한화 인사이트/한화 태양광

최근 화제 퀀텀닷TV, 태양전지도 퀀텀닷으로?

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여러분 ‘퀀텀닷(Quantum dot•양자점)TV’라고 들어보셨나요? 


최근 인터넷 매체와 신문에서 심심치 않게 나오는 이것은 지난해 소비자가전쇼(CES)에서 소니가, 올해 IFA에서는 중국기업이 퀀텀닷TV를 선보이며 화제를 모았었는데요, 삼성전자, LG전자 등 국내 굴지의 전자업계에서는 내년 초 쯤 퀀텀닷TV를 공개할 것으로 전망하고 있다는 점~ 그럼 최근 가장 핫한 기술로 선보이고 있는 ‘퀀텀닷’에 대해 알아볼까요? ^^  



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▲ 위 이미지는 인용의 목적으로 사용 되었습니다. [소니코리아 제공]




■ 퀀턴닷 TV (quantum dot TV)


퀀텀닷은 전류를 받으면 스스로 빛을 내는 퀀텀(양자)을 주입한 반도체 결정을 말하며, 이를 필름 등의 형태로 디스플레이에 부착해 TV로 만든 것이 퀀텀닷 TV입니다. 일반 LCD TV보다 원본의 색을 더 잘 표현하고, 백라이트도 필요 없는데요, 생산 라인을 새로 만들어야 하는 유기발광다이오드(OLED)와는 달리 현재 LCD 라인을 활용할 수 있습니다.


※ 출처 : 네이버 지식백과





전자업계에서 주목하는 퀀텀닷은 과연 무엇일까요? 퀀텀닷은 이미 지난 1980년대 초 당시 미국 벨연구소의 연구원이었던 루이스 브루스 컬럼비아대 교수가 발견해 1983년과 1984년 잇달아 ‘화학물리학저널’에 발표했으며, 톰슨로이터는 이 연구에 주목, 2012년 브루스 교수를 ‘노벨상후보’로 지목하기도 했습니다. 퀀텀닷은 실제로는 수백∼수천 개의 원자가 뭉친 덩어리로 지름이 10nm(나노미터•1nm는 10억분의 1m) 이하로 매우 작아 양자 구속 효과 등 다양한 양자역학적인 특성을 나타내는데요, 이 때문에 퀀텀닷은 외부의 광원 없이 전압을 가하기만 하면 스스로 빛을 낼 수 있고, 차세대 디스플레이 재료로 주목받게 됐었다는 사실!


퀀텀닷의 특징은 또 있습니다. 결정의 크기를 조절하는 것만으로도 원하는 색을 얻을 수 있다는 것인데요, 크기가 작으면 푸른빛이, 크기가 크면 붉은빛이 나온다는 점~ 또한 재료 조성을 따로 바꾸지 않아도 다양한 색을 구현할 수 있습니다.  



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▲ 위 이미지는 인용의 목적으로 사용 되었습니다. [서울대 제공]




하지만 아직 퀀텀닷이 널리 쓰이려면 해결해야 할 문제도 있습니다. 그 중 하나가 인체에 유해하다는 것인데요, 퀀텀닷은 일반적으로 황화카드뮴(CdS), 카드뮴셀레나이드(CdSe) 등 카드뮴 계열로 중심체(코어)를 만든 뒤 그 주변을 황화아연(ZnS) 껍질로 싸서 제작하기 때문에 중금속 중독의 소지가 있는 것이지요. 물론 이러한 문제를 해결하기 위한 연구도 진행 중에 있는데요, 지난해 서울대 공동연구팀은 인화인듐(InP) 중심체에 아연-셀레늄-황 합금(ZnSeS)으로 바깥을 감싸 카드뮴 없이 녹색 퀀텀닷LED를 제작했으며, 올해 KAIST연구팀도 순수 흑연으로만 이뤄진 ‘그래핀 퀀텀닷’을 만들었는데요, 인체에 무해한 퀀텀닷이라면 바이오 이미징에도 얼마든지 이용할 수 있기 때문에 관심이 집중되고 있습니다. 





디스플레이 외에 퀀텀닷을 활용할 수 있는 분야가 또 있다는 점~ 바로 태양전지입니다! 태양전지는 보통 광자 하나를 받으면 전자 하나를 만드는데, 이 경우 이상적인 효율이 30% 정도 되지요. 


하지만 퀀텀닷을 이용해 태양전지를 제작할 경우 광자 하나에서 한 개 이상의 전자가 나온다고 알려졌는데요, 광자 하나에서 전자를 2개 만든다고 치면 효율이 60%나 되는, 그야말로 ‘꿈의 태양전지’를 만들 수 있는 셈입니다! 실제로 퀀텀닷을 접목한 태양전지 개발도 진행되고 있는데요, KIST에서는 퀀텀닷을 이용해 태양 빛의 다양한 파장을 흡수하는 유기태양전지를 연구하고 있습니다. 기존 유기태양전지는 주로 자외선(UV) 파장을 흡수하는데, 다양한 파장을 흡수한다면 그만큼 효율을 높일 수 있을 것으로 기대하고 있답니다.



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▲ 위 이미지는 인용의 목적으로 사용 되었습니다. [KIST 제공]




‘퀀텀닷’이라는 새로운 기술, 물질도 충분한 가치가 있지만 이를 다른 기술과 아이디어 접목한다면 더욱 큰 시너지가 발생하는데요, 이를 통해 더욱 새롭고 발전된 기술들이 많이 선보이길 기대해 봅니다. ^^




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