[주목! 퀀텀닷②] 다양한 활용분야, TV 넘어 '무궁무진'

바이오·태양전지·센서에도 활용 가능

【서울=뉴시스】정성원 기자 = 삼성전자가 연구 중인 퀀텀닷(양자점·Quantom Dots)이 디스플레이 외에 어떤 분야에 활용될 수 있을지도 주목된다.

 삼성전자는 퀀텀닷 소재의 활용 가능성을 높게 보고 기술 개발에 박차를 가하고 있다.

 삼성전자 종합기술원 매터리얼(Material) 연구소장을 맡고 있는 장혁 부사장은 "연구소 5개 분야 중 무기물 연구 파트의 80% 가까이 자원을 퀀텀닷 연구에 투입하고 있다"고 밝혔다.

 적지 않은 자원을 투입하는 이유는 단순히 TV 때문이 아니다. 삼성전자 측은 디스플레이 뿐만 아니라 퀀텀닷의 활용 영역이 훨씬 넓을 것으로 보고 있다.

 퀀텀닷이란 자체적으로 빛을 낼 수 있는 나노미터(㎚) 단위의 반도체 물질이다. 일반적인 물질을 작게 쪼갠다고 그 특성이 변하진 않지만 나노미터 단위까지 물질을 쪼갤 경우 양자역학에 의해 재료는 특수한 성질을 띄게 된다.

 퀀텀닷의 반도체적 성질은 다양한 분야에 활용할 수 있다. 외부로부터 빛을 받아 또 다른 색의 빛으로 바뀌기도 하고, 전기 자극을 빛으로 만들기도 한다. 빛을 받아 전기를 만들 수도 있다.

 가장 먼저 활용된 성질은 빛을 자극으로 받아 다른 색으로 표현하는 것이다. 삼성전자의 퀀텀닷 SUHD TV가 이 성질로 만들어졌다.

 구성 물질에 따라 달라지긴 하지만 퀀텀닷은 통상적으로 6~7㎚에선 적색을, 4~5㎚에선 녹색을, 2~3㎚에서 청색을 띤다. 디스플레이에 사용되는 적녹백(RGB) 소자를 고루 갖춘 셈이다.

 이 나노미터 단위의 작은 퀀텀닷 소자를 균일하게 3가지 색상으로 나눈 후 디스플레이에 일정하게 배열을 하면 LCD를 뛰어넘는 패널이 완성되는 것이다.

 퀀텀닷디스플레이의 경우 머리카락 굵기의 수만 분의 1 단위의 소자를 균일한 크기로 만들고 정밀하게 배열하는 것이 핵심적인 기술이다. 현재 2세대 퀀텀닷 TV를 출시한 삼성전자는 더욱 정확도를 높이고 뛰어난 화질로 발전시킬 수 있는 가능성이 있다고 보고 있다.

 일단 현재 퀀텀닷 TV는 QLED(양자점발광다이오드) TV로 발전 가능성이 있다. 현재 LCD 백라이트를 기반으로 하는 방식은 빛 자극을 색으로 바꾸는 것이다. 전기 자극을 색으로 바꾸는 QLED가 사용화된다면 현재 OLED(유기발광다이오드)를 뛰어넘을 가능성이 크다.

 이 뿐만이 아니다. 퀀텀닷의 특수한 성질은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 우선 퀀텀닷은 무기물이기 때문에 미세 유기물이 활용되는 다양한 분야에서 유기물의 단점을 넘어서는 대안이 될 수 있다.

 우선 바이오사업에서 활용될 가능성이 크다. 인체 내 특수한 환경, 예를 들면 암세포 등에 반응해 빛을 내는 시약으로 쓰는 것이다.

 현재 바이오시약은 대부분 유기물질을 소재로 활용된다. 유기물의 경우 외부적 자극에 약하다. 퀀텀닷은 이와 비슷한 효과를 내면서도 더 효율적인 역할을 할 수 있다.

 퀀텀닷은 빛 자극을 받아 전기 자극으로 바꾸는 기능도 할 수 있다. 즉 태양열을 전기로 바꾸는 태양열 전지의 소재로 활용될 수도 있는 것이다. 삼성전자는 태양열 전지 사업을 하진 않지만 가능성은 있는 것으로 보고 있다.

 1~10나노미터 단위에서 크기 조절에 따라 가시광선이 아니라 적외선 및 자외선에 반응하는 소재를 만들 수도 있다. 적외선 반응 센서에 활용해 자율주행차에도 활용 가능성이 있다.

 무궁무진한 활용 범위 중 디스플레이 다음으로 대중들에게 선을 보일 기술이 어떤 것일지 아직은 알 수가 없다.

 장혁 삼성전자 종합기술원 부사장은 "시장의 '니즈'가 많은 디바이스 순으로 실용화가 될 것으로 보인다"며 "양자점이 아직 이해되지 않은 부분이 많지만 얼마나 많은 연구진이 들어가느냐에 따라 개발속도가 달라질 것"이라고 밝혔다.

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