단국대학교는 조병기 교수(화확과) 연구팀이 실온에서도 전기장을 사용해 형광을 자유롭게 바꿀 수 있는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

색 변환 형광 소재는 주로 센서, 위조 방지 잉크, 정보저장 소자 등에 사용된다.

색 변환은 기계적 자극으로 압력을 가하고, 열처리로 색을 되돌리는 과정이 필요하다.

그러나 열처리는 시간이 오래 걸리고 많은 에너지가 필요해 정보 표기 공정 활용에 어려움이 있었다.

조 교수팀은 전기장을 이용해 실온에서도 녹색과 청색으로 변화가 가능한 형광 변환 기술을 세계 최초로 개발했다.

십여 분 이상 걸리는 열처리 과정에 비해 전기장 인가 방법은 1분 이내 짧은 시간에 형광 변환이 가능하다.

‘E-field-chromism’라고 명명된 이 기술은 실온에서 글자를 자유자재로 쓰고 지울 수 있다.

변환 후에는 외부 전원이 필요하지 않기 때문에 전력이 필요한 LED 간판을 대체할 수 있고, 수정이 불가능한 형광 안내 표지판 등의 대체가 가능하다.

조병기 교수는 “전기장을 이용한 형광체 색 변화는 기존에 없던 새로운 접근법”이라며 “실온에서 다형체간의 형광 변환을 통해 에너지 소비와 처리 방법을 혁신적으로 단축했다”고 했다.

연구성과는 화학분야 학술지인 ‘Journal of the American Chemical Society(2023년 IF = 14.5)’에 2025년 1월 ‘Communication’으로 온라인 게재됐다.

논문명은 ‘Room-Temperature Reversible Control of Fluorescently Distinct Polymorphs using Pressure and E-field: Writing and Erasing Information without Thermal Treatment’(압력과 전기장을 이용한 상이한 형광색을 갖는 다형체간의 상온 가역적 제어: 열 처리를 필요로 하지 않는 정보의 쓰기 및 지우기)다.

이번 연구는 한국연구재단 개인기초연구사업 중견연구 지원받아 진행됐다.

천안 이종익 기자