중앙대는 첨단소재공학과 김재민 교수와 성균관대 화학공학부 이준엽 교수 공동 연구팀이 인광 감광형 형광 OLED의 에너지 이동 과정을 정밀하게 분석할 수 있는 물리모델을 개발하고 이를 적용해 세계 최고 수준 효율의 진청색 소자를 구현했다고 13일밝혔다.

OLED 성능은 내부에서 생성된 에너지가 빛으로 전환되는 효율에 좌우된다. 인광 감광형 형광 OLED는 높은 효율과 수명을 동시에 확보할 수 있는 차세대 기술로 평가되지만 효율을 높이는 포스터 에너지 전이와 손실을 유발하는 덱스터 에너지 전이가 동시에 발생해 각 전이 속도를 분리해 해석하기 어려운 문제가 있었다.

연구팀은 두 전이 과정을 독립적으로 정량화할 수 있는 다중스케일 에너지 전이 모델을 개발했다. 기존에는 하나의 해로 수렴하지 않는 다중 해 문제가 존재해 정확한 분석이 어려웠지만 이번 모델을 통해 추가 실험 없이 다양한 조건에서 에너지 흐름을 예측할 수 있는 기반을 마련했다.

모델 검증을 위해 입체적 부피가 큰 작용기를 도입한 신규 인광 감광제 Pt-BS를 설계했다. 분석 결과 덱스터 전이는 31.8% 억제됐고 발광 효율은 120% 향상됐다. 이를 적용한 진청색 소자는 외부양자효율 21.1%를 기록해 해당 색 영역에서 세계 최고 수준 성능을 보였다.

연구팀은 이번 모델이 소재 설계 단계에서 효율 손실 경로를 사전에 예측할 수 있는 지침을 제시했다고 설명했다. 분자 설계와 소자 물리 분석을 연결해 고효율·장수명 OLED 개발 속도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

김 교수는 “에너지 전이 물리모델을 통해 OLED의 구조와 성능을 동시에 설계할 수 있는 기반을 마련했다”며 “4세대 OLED 상용화를 앞당기는 핵심 도구가 될 것”이라고 말했다.

이번 연구는 성균관대 신동진·강지훈 박사과정 연구원이 제1저자로 참여했다. 연구

결과는 국제학술지 ‘케미컬엔지니어링저널’ 2026년 1월호에 게재됐다.