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테크 2020/04/02

[퀀텀닷 완전정복] 제 3화 무한한 응용-② 바이오이미징, 의료기술분야까지!

☞ 이전편 바로가기 : [퀀텀닷 완전정복] 제3화 무한한 응용-① 고효율 태양전지 라이징 스타 퀀텀닷!   바이오이미징, 의료기술분야에서도 라이징스타 퀀텀닷은 바이오이미징과 같은 의료 기술 분야에서도 ‘라이징 스타’다. 바이오이미징은 생체 내에서 일어나는 다양한 분자 수준의 변화를 영상화하는 기법이다. 자기공명영상(MRI)과 컴퓨터단층촬영(CT)이 바이오이미징 기술의 대표적인 예다. 이런 바이오이미징 기술은 병을 진단하고 치료하는 데 적극적으로 활용되면서 중요성이 높아졌다. 다만 현재 널리 사용되는 바이오이미징 기술들은 진단의 정확성, 실시간 관찰, 경제성 등 여러 조건을 동시에 만족시키고 있지는 못하다. 가령 MRI의 경우 분해능이 높아 질병 진단에는 유용하지만 비싸다. 그간 가시광선이나 적외선 파장대의 빛을 이용한 광학영상법(optical imaging)이 대안으로 나오긴 했지만, 근본적으로 가시광선은 신체를 구성하는 단백질, 지방, 물 등에 의해 흡수되기 때문에 신체 내부를 파악하는 데는 한계가 있다. 이런 상황에서 퀀텀닷의 출현은 바이오이미징 분야에 일대 혁신을 불러왔다. 반도체 입자로만 여겨졌던 퀀텀닷을 생체 분자와 결합한 두 편의 연구논문이 1998년 연이어 발표되면서 퀀텀닷을 바이오이미징에 활용할 가능성이 확인됐다. 퀀텀닷은 기존에 생체 내부에 사용되던 형광체에 비해 10~50배 강한 빛을 발할 수 있어 신체를 통과해 바깥에서도 확인할 수 있다. 퀀텀닷의 크기를 조절하면 신체 구성 물질이 흡수하지 않는 700~900nm 대역의 근적외선 파장의 빛을 발하게 만들 수도 있다. 김성지 포스텍(POSTECH) 화학과 교수는 2017년 퀀텀닷에 암을 탐지하는 프로브를 결합해 암 조직 근처에서만 근적외선을 강하게 발하는 퀀텀닷을 개발하기도 했다. 다만 퀀텀닷을 이용한 진단이 실제로 상용화되기 위해서는 디스플레이나 태양전지와 마찬가지로 불안정한 표면을…
테크 2020/04/01

[퀀텀닷 완전정복] 제 3화 무한한 응용-① 고효율 태양전지 라이징 스타 퀀텀닷!

☞ 이전편 바로가기 : [퀀텀닷 완전정복] 제2화 화질의 비밀-② 진정한 삼원색을 만드는 퀀텀닷!   태양전지, 광전환 효율 한계 생기는 이유 태양광 발전은 태양의 빛에너지를 태양전지를 통해 전기에너지로 바꾸는 기술이다. 1954년 당시 미국의 벨연구소에서 최초의 상용화 태양전지인 실리콘 태양전지가 개발된 이래 지금은 친환경 미래 에너지기술로 각광받고 있다. 태양광 발전의 기술력을 판가름 짓는 건 태양전지가 빛에너지를 전기에너지로 전환하는 비율, 즉 광전환 효율이다. 광전환 효율이 높을수록 같은 면적에서 같은 비용으로 더 많은 전기에너지를 얻을 수 있기 때문이다. 학계와 산업계에서는 태양전지의 광전환 효율을 높이기 위해 수십 년 동안 새로운 소재를 발굴하고 그 소재로 다양한 구조의 태양전지를 만들어냈다. 그 결과 해를 거듭하면서 광전환 효율은 점차 높아졌다. 현재 가정과 산업에서 가장 널리 사용되는 실리콘 기반 태양전지의 최고 효율은 27.6%까지 도달했다. 이론적으로는 광전환 효율을 최대 34%까지 끌어올릴 수 있다. (단일 접합 태양전지 기준) 태양전지 개발에서 광전환 효율을 높이는 데 가장 큰 걸림돌은 태양이 뿜는 여러 파장의 빛을 태양전지가 모두 흡수할 수 없다는 물리적인 한계다. 예를 들어 태양은 파장이 250~2500nm (나노미터·1nm는 10억 분의 1m)에 이르는 다양한 빛을 지상으로 보내는데, 실리콘 기반 태양전지는 이 중 500~1000nm의 빛만 활용할 수 있다. 파장이 1000nm가 넘는 빛은 태양전지를 통과해버리며, 500nm 이하의 빛은 흡수는 되지만 열로 전환돼 날아가 버린다. 실리콘뿐만 아니라 다른 어떤 물질로 태양전지를 만들어도 활용할 수 있는 파장의 범위가 정해져 있어서…
테크 2020/03/27

[디스플레이 용어알기] 49편. 인캡슐레이션(Encapsulation) 공정 (봉지 공정, 인캡)

‘인캡슐레이션(Encapsulation, 봉지)’ 공정은 OLED 패널이 외부의 영향을 받지 않고 오랫동안 사용할 수 있도록 마감하는 단계입니다. OLED의 유기물질과 전극은 산소와 수분에 매우 민감하게 반응해, 이들이 침투하면 발광 특성을 잃기 때문에 이를 차단하기 위한 기술이 필요합니다. 인캡슐레이션 공정은 OLED 제조 과정에서 산소와 수분이 유기물에 침투하지 못하도록 밀봉해 제품의 수명을 향상시키도록 합니다. 이들이 침투하면 픽셀이 빛을 내지 못하는 현상(암점)이 나타납니다. 인캡슐레이션 과정이 제대로 이루어지지 않으면 산소와 수분이 계속 유입되어 디스플레이 암점이 확산되는 진행성 암점이 발생할 수 있는 만큼 매우 중요한 공정입니다. 일반(Rigid Type) OLED 제품의 인캡슐레이션은 증착을 마친 OLED 패널 위에 봉지 글래스를 덮는 공정입니다. 글래스와 패널층 사이에 공기와 수분이 침투하지 못하도록 유리재질의 Frit을 바르고 레이저로 녹여서 글래스와 패널을 합착시킵니다. 이를 통해 산소와 수분을 막아 OLED 패널 안의 유기물들이 제 기능을 발휘할 수 있게 되는 것이지요. 인캡슐레이션 공정은 셀 단위별로, 커다란 원장 상태에서도 각각 진행되며 크게 4가지 단계로 이루어집니다. ① Cell Seal Glass 제작 ② 원장 Glass Seal 도포 ③ Glass 합착 ④ Laser Sealing Cell Seal Glass 공정은 셀 패널 단위의 봉지 공정입니다. 각 Cell 마다 접착물질인 Cell Seal을 둘러 바르고, 건조시킨 후 열을 가해 추후 레이저 Sealing이 가능하도록 Cell Seal 특성을 변화시킵니다. Cell Seal Glass 공정이 끝나면 원장 Glass 테두리에 원장 Seal을 인쇄하는 ‘원장 Glass…
스토리 2020/03/26

일상 속 디스플레이의 발견 3편: 언제 어디서나 초고화질 디스플레이로 즐긴다

우리는 일상에서 매 순간 디스플레이를 통해 다양한 일들을 경험합니다. 디스플레이는 다양한 기술과 연결되어 우리 삶을 보다 즐겁고 편리하게 만들어 주며 새로운 경험을 가능케 해줍니다. 실제처럼 생생하고 리얼한 ‘디스플레이 시대(Display of Things)’의 하루를 일러스트로 만나보세요.
트렌드 2020/03/24

스마트 모빌리티, 미래의 교통을 바꾼다

지난 1월 미국에서 열린 CES 2020에서는 다양한 글로벌 자동차 제조사가 대거 참가했다. CES의 “C”가 자동차를 뜻하는 “Car”의 약어라는 우스갯소리가 나올 정도이다. 해당 전시에 참가했던 도요타는 ‘우븐 시티(Wooven City, 미래 도시 모습)’라는 독특한 주제로 스마트시티를 꾸며 많은 사람들의 시선을 끌었다. ▲Woven City image video (출처: Toyota Motor Corporation) 이 스마트 시티는 ‘전기 자율 주행차’, ‘이동형 로봇’, ‘사람’이 다니는 공간을 3곳으로 나누며 이동수단에 따른 도시공간을 바꾸며 새로운 스마트 모빌리티를 보여주었다. 이처럼 스마트 모빌리티는 앞으로 4차 산업혁명과 함께 모빌리티 산업에 새로운 패러다임을 가져올 전망이다. 이번 칼럼에서는 우리 삶을 변화시킬 스마트 모빌리티에 대해 살펴보고자 한다.   자율주행기술로 스마트 모빌리티 변화 예상 ▲세그웨이 (출처: Flickr. Elvert Barnes. CC-BY) 모빌리티는 ‘모바일(Mobile)’의 명사형으로 ‘움직일수 있는 것’을 말한다. 스마트 모빌리티는 ‘똑똑한 이동수단’으로 기존 이동 수단에 4차 산업혁명 기술이 융합된 형태를 뜻한다. 이러한 융합 기술은 기존 모빌리티 산업에 편의성(Convenience), 자동화(Automation), 개인화(Personalization), 확장 (Expansion) 4가지 변화를 불러올 전망이다. 자율주행기술은 스마트 모빌리티 중심에 서 있다. 자동화를 가져와 변곡점처럼 연쇄반응을 야기하기 때문이다. 자율주행 기술은 자동차나 로봇에 적용할 수 있다. 현재 아우디, BMW, 벤츠, 현대 등 여러 자동차 회사에서 자율주행차를 개발하고 있다. 올해는 소니가 자율주행차 ‘비전S(Vision-S)’를 선보여 주목받았다.  퀄컴은 자율주행차 플랫폼인 스냅드래곤 라이드(Snapdragon Ride)를 공개해 주목받았다. 라이드는 자율주행차 개발에 필요한 시스템과 하드웨어를 제공한다. ▲소니 자율주행차 ‘Vision-S’ (출처: SONY) 로봇 역시 자율주행 기술이 활발하게 적용되는 분야이다. 용도는 주로 배달용으로 활용된다. 미국 IT 기업 스타쉽 테크놀로지(Starship Technologies) 는 작은 박스처럼 생긴 로봇을 개발했다. 자율주행기술을 활용해  무인으로 움직일 수…