탈모 치료하는 양자점-OLED 패치 나왔다
모발세포 최대 23% 증식, 심박수 진단 등 전자약 활용 기대
□ 탈모 피부에 부착하면 모발 증식 효과를 내는 양자점-유기발광다이오드(QD-OLED) 패치 기술이 개발됐다. QD-OLED가 웨어러블 전자약으로 개발된 건 세계 최초다.
□ 한국연구재단(이사장 이광복)은 가천대학교 전용민, 권상직, 조의식 교수 연구팀이 ㈜이노큐디, 충북대 권정현 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 실시간으로 광 파장 변환이 가능한 고출력 의료용 웨어러블 QD-OLED* 패치를 개발했다고 밝혔다.
* QD-OLED: 양자점(QD, Quantum Dot)은 입자 크기에 따라 색깔이 다양하게 나타나는 작은 반도체 결정을 뜻한다. 양자점-유기발광다이오드(OLED)는 이런 양자점의 특성을 이용해 기존 LED보다 다양한 색의 빛을 내 디스플레이 산업에서 주로 쓰인다.
□ 인체에 부착해 실시간 진단·치료를 할 수 있는 웨어러블 OLED 기술은 헬스케어 분야에서 다양한 연구가 이루어지고 있다.
○ 웨어러블 기기나 전자약에 활용하기 위해서는 낮은 전압에도 출력이 높고 유연하며 자유롭게 파장 변환이 가능해야 한다.
○ 기존 OLED는 고출력과 실시간 파장 변화가 어려워 다양한 목적에 맞는 전자약 구현에는 한계가 있었다.
○ 또한, 기존 QD-OLED 역시 유연성과 고출력의 근적외선 성능이 확보되지 못해 주로 디스플레이 분야에 활용해 왔다.
□ 연구팀은 고출력, 실시간 광변환이 가능한 웨어러블 QD-OLED 패치를 개발하기 위해 병렬 적층형 청색광 OLED와 유연한 QD 필름 및 다기능성 봉지막* 핵심기술을 개발했다.
○ 먼저, OLED를 한 픽셀에 병렬로 적층해 저전압에서도 고출력이 나올 수 있는 청색 OLED를 제작, 단층 청색광 OLED보다 435% 향상된 고출력 청색 OLED의 성능을 확보했다.
○ 다기능성 봉지막 필름은 나노적층화** 층이 수분과 산소로부터 OLED를 보호하는 가스확산장벽*** 역할과 청색광 반사 역할을 해 기존 15%의 양자점 광변환 효율을 최대 68%까지 증대시켰다.
○ 이를 OLED의 봉지막에 적용하고 QD-필름의 발광부에 부착해 고성능, 다기능성 QD-OLED 패치를 개발했다.
* 봉지막(Encapsulation): 봉지 공정은 OLED 제조 과정에서 산소와 수분이 유기물에 침투하지 못하도록 밀봉해 제품의 수명을 향상시키는 단계이다.
** 나노적층화 (Nanolaminate): 밀도가 높은 초미립자 고체를 원자 단위 증착 기술을 활용하여 생산된 박막.
*** 가스확산장벽: 두 개의 다른 금속이 적층되었을 때 서로 손상을 방지하는 장벽.
□ 특히 이번 연구에서 개발한 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 가능함을 확인했다.
○ 전용민 교수는 “상용화 수준의 고출력, 고신뢰성의 QD-OLED 패치 기술을 확보했다”며 “웨어러블 디스플레이뿐만 아니라 전자약, 센서, 광의학 등에서 활용될 것 기대한다”고 밝혔다.
□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기본연구의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 화학 공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 2024년 9월 25일 게재되었다.
