돌돌 말아 휴대하는 대형 모니터 나온다

KAIST ‘직물 디스플레이’ 개발

컴퓨터 모니터나 TV 화면 같은 디스플레이 제품은 흔히 대대익선(大大益善)이라는 수식어가 붙는다. 크면 클수록 좋다는 뜻. 그러나 커진 만큼 부피와 무게도 커져 휴대하기 어려워지는 단점이 생긴다.

이 숙제를 해결할 ‘직물(織物) 디스플레이’를 국내 연구진이 개발했다. 최경철 KAIST 전기및전자공학부 교수팀은 직물에 고성능 디스플레이 개발에 자주 쓰이는 유기발광다이오드(OLED)를 융합해 직물 형태의 디스플레이를 개발하는 데 성공했다고 24일 밝혔다. 천으로 만든 디스플레이를 실용화 직전 단계까지 완성한 것으로 돌돌 말아 가지고 다닐 수 있는 첨단 디스플레이 개발이 한층 더 수월해질 것으로 기대된다.

휴대용 디스플레이 개발의 대세는 말랑말랑하고 구부러지는 필름형 소재를 이용하는 것이다. 유리가 아닌 얇은 투명필름 위에 전기회로를 올려서 만든다. 자유롭게 구부러지는 데다 얇고 가벼워 각광받았다.

이 기술은 그간 상당 부분 실용화 단계에 들어섰지만 아직 걸림돌도 많다. 투명필름 자체는 손쉽게 구부러지지만 여기에 연결하는 전원연결선이나 각종 반도체칩이 들어간 회로기판까지 유연하게 만들긴 어려웠다. 그래핀(탄소단원자막)이나 탄소나노튜브(CNT) 등 첨단 소재를 이용해 눈에 보이지 않을 만큼 가늘고 촘촘한 회로를 만들어 문제를 해결하려는 노력이 이어졌다. 초기에는 아예 휘어진 형태로 제품을 만드는 커브드(Curved) 형태 제품이 소개됐으며 일정 부분만을 더 큰 각도로 구부린 벤디드(Bended) 형태도 등장했다. 시청 거리에 따라 구부림각을 자유롭게 조절할 수 있는 고가형 TV도 실용화됐다.

연구진은 완전히 반으로 접을 수 있는 폴더블(Foldable) 형태나 돌돌 말 수 있는 롤러블(Rollable) 형태의 디스플레이도 개발 중이다. 삼성전자는 연말 세계 첫 폴더블 스마트폰을 공개할 것으로 알려졌다.

그러나 이런 방식도 수십 인치를 넘어서는 대형 디스플레이에 적용하기엔 제한이 생긴다. 무게가 걸림돌이 되기 때문이다. 이 때문에 천을 짜듯 각종 발광(發光) 소자를 실과 섞어 만드는 직물 디스플레이가 대안으로 떠오르고 있는 것이다.

디스플레이를 개어 보관하거나 돌돌 말아 들고 다닐 수 있고, 의복처럼 만들어 입을 수도 있어 궁극의 유연성 디스플레이가 될 수 있지만 기술적 한계로 실용화 시기를 점치기 어려웠다.

최 교수팀은 2015년 거친 직물 위에서 수백 nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 굵기의 OLED를 붙여 넣는 ‘열접착 평탄화 기술’을 독자적으로 개발하는 데 성공했다. 또 2016년에는 빛이 나는 실을 균일한 속도로 뽑는 ‘딥 코팅’ 기술 역시 개발했다.

연구진은 이 두 기술을 하나로 합쳐 옷감의 유연성을 유지하면서 성능은 뛰어난 직물형 OLED 소재 구현에 처음으로 성공했다. 현재까지 개발된 직물형 발광 소자 중 가장 밝고 효율이 뛰어나다.

유연성 디스플레이의 단점인 짧은 수명 문제도 해결해 일반 TV 모니터만큼 장기간 사용이 가능하다. 연구진은 이번 기술이 대형 디스플레이는 물론 다양한 전자산업 발전에 응용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
　
전승민 동아사이언스 기자 enhanced@donga.com