반딧불이 모방한 LED렌즈 나왔다

한국과학기술원(KAIST)는 바이오 및 뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 스스로 빛을 내는 반딧불이를 모방한 고효율 발광다이오드(LED) 원천기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

정 교수 연구팀은 반딧불이 발광기관의 겉에 있는 나노구조를 세계 최초로 모방해 발광효율이 높은 LED 렌즈를 개발했다. 이번에 개발된 기술은 렌즈의 반사를 방지하기 위해 값비싼 반사방지 코팅을 추가로 처리하지 않고 렌즈를 제작할 때 생체모사 나노구조를 틀에서 한 번에 만들어 보다 저렴한 LED를 만들 수 있게 됐다. 발광효율도 기존 반사방지 코팅과 비슷해 앞으로 스마트폰, TV, 자동차, 의료기기, 실내외 조명 등에 널리 적용될 것으로 전망된다.

무반사구조는 빛의 효율을 높이는 대표적인 방법이지만 구조는 평판에만 국한돼 LED 렌즈와 같은 곡면에 만드는 것은 어려웠다. 정 교수 연구팀은 3차원 미세몰딩 공정을 활용해 이를 해결했다. 연구팀은 실리콘 산화막 위에 나노입자를 단일 층으로 형성해 공정을 통해 나노구조를 만들었다.

이 나노구조를 폴리다이메틸실록세인(PDMS) 막에 전환시킨 뒤 압력을 가해 곡률을 형성한 다음 자외선경화 고분자를 부은 후 굳혀 반딧불이와 유사한 구조의 렌즈를 만들어 내는 데 성공했다.

정 교수는 "이 기술은 세계 최초로 생물발광기관을 생체 모사한 기술이라는 것에 의의가 있다"며 "생체모사 기술을 활용한 고효율 LED 렌즈 기술을 통해 기존의 값비싼 무반사코팅을 대신해 저렴하면서도 효율을 극대화할 수 있을 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구 결과는 미국 국립과학원회보지(PNAS) 10월 29일자 온라인 판에 게재됐다.

[e-mail] 김아름 기자