진성호 부산대 화학교육과 교수
세계 산업 및 과학의 발전 방향은 요소기술 및 산업중심의 사회에서 기술 및 학문간의 융합이 요구되는 시스템 기술과 인간중심의 사회로 발전해 가고 있다. 특히 동종 기술 영역의 한계를 극복하고, 이종 기술의 장점과 효용성을 융합(Convergence)하여 새로운 수요 및 시장의 창출을 위한 융합적 과학기술의 패러다임이 요구되고 있다.
21세기 융합기술은 세계 경제를 선도할 기술로서 선진국들은 융합기술의 경쟁력 제고를 위해 국가적 차원에서 발전전략을 수립하여 미래 기술혁명을 주도하고 있다. 융합기술의 의미는 특정 분야의 목적을 위해 서로 다른 분야의 공동연구를 수행하는 복수학제적(Multi-disciplinary) 기술보다는 새로운 공동의 목표를 해결하기 위해 성질이 서로 다른 기술들 간의 화학적 결합을 뜻하는 다학제적(Inter-disciplinary) 기술로서 기존 과학기술 패러다임의 변화를 촉진하고 있다.
이러한 융합기술을 이해하기 위해서는 2000년 이후의 노벨화학상 및 물리학상 수상자들에 대한 분석을 하고자 한다.
예를 들어 유기발광다이오드(OLED)는 p-n 접합을 형성하는 유기 박막층을 이용하여 양극으로부터 주입된 정공(hole)과 음극으로부터 주입된 전자가 결합하여 빛을 내는 차세대 디스플레이이다. OLED는 1963년 포프(Pope)에 의해 유기물인 안트라센(anthracene) 단결정에서 처음 발견한 이래 1987년 코닥사 C.W. 탕(Tang)이 저분자 유기재료를 이용하여 소자를 만들면서부터 본격적인 상품화를 위한 연구개발이 시작되었다.
OLED는 응답속도가 TFT-LCD에 비해 1000배 이상 빠르고 자체발광 시스템이기 때문에 백라이트가 필요 없어 무게를 LCD의 3분의 1로 줄일 수 있다.
또한 박막 플라스틱 기판을 이용한 유연성, 180도의 광시야각, 저소비전력, 간단한 제조공정 등 우수한 특성 및 저렴한 생산공정 등으로 인해 LCD에 이어 가장 유망한 차세대 디스플레이로 각광받고 있다.
그러나 아직도 발광재료의 수명연장, 대형화, Full color화 등에서 해결해야할 기술 문제들이 많아 이를 둘러싼 국가간, 기업간 경쟁이 치열하게 전개되고 있으며 한국ㆍ일본ㆍ대만ㆍ중국의 각축전으로 펼쳐지고 있다.
아울러 OLED 조명은 친환경 유기발광소재를 이용한 경량박형의 대면적 면광원을 이용한 면조명으로, 에너지 절감효과가 우수한 고효율 특성으로 인하여 차세대 환경친화적인 조명이다.
최근 지구온난화 등 환경문제로 청정 대체에너지의 필요성이 높아질 뿐만 아니라, 좀 더 나은 삶을 누리기 위해 중국과 인도 등의 신흥 개발국을 중심으로 에너지의 소비가 급속히 늘어나고 있다. 현재 사용하고 있는 주 에너지원들은 매장량 기준으로 석유 41년, 천연가스 63년, 석탄 218년, 우라늄 63년이다. 특히 전체 에너지의 35% 이상을 차지하는 석유 고갈이 예상되는 향후 41년 이후에는 타 에너지원의 고갈 속도가 더욱 가속화되리라고 예상된다.
2010년 기준으로 인류의 에너지 소비는 4x1020J/년이었으며, 매년 2%이상의 증가세를 보였으며, 앞에서 언급한 중국과 인도 등의 에너지 소비 급증과 함께 2050년에는 현재 소모량의 3배인 28TW 이상의 에너지가 필요하다는 전망이 나오고 있다.
따라서 인류의 생존을 위해서 새로운 에너지원의 개발은 필수불가결한 상황이다. 이에 세계 각국은 수소ㆍ연료전지ㆍ태양전지ㆍ풍력 등의 대체 에너지원 개발에 국가적인 역점을 두고 있으며, 에너지 자원량이 가장 많은 태양전지에 관심을 가지는 것은 당연한 귀결이라 할 수 있다.
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