KAIST "폴더블 '주름 제로' 원천기술 확보…글로벌 주도권 선점"

폴더블 디스플레이의 최대 약점인 '주름'을 없앨 원천기술이 국내에서 개발됐다. '접었다 폈다'를 반복해야 하는 폴더블 디스플레이의 특성상 화면 안에 주름은 시장 확산의 가장 큰 걸림돌이 됐다. 삼성전자와 화웨이 등 글로벌 기업도 이 같은 문제를 개선하기 위해 다양한 방법을 시도했지만, 주름을 완전히 제거하는 데 실패해 소비자 만족도와 시장 확산 속도에도 제약이 따랐다. 그간 스마트폰 업계가 '주름 없는 폴더블 디스플레이 구현'을 가장 절실한 기술적 과제로 꼽은 이유다. 새롭게 개발된 기술은 글로벌 시장에서 폴더블 기기의 완성도를 높여 대중화와 성장 속도를 높이는 효과를 가져올 것으로 기대된다.

이필승 교수와 배준한 석사 졸업생(좌상). KAIST

KAIST는 기계공학과 이필승 교수 연구팀이 폴더블 스마트폰 디스플레이의 접힘 부위에서 발생하는 주름 문제를 근본적으로 해결할 원천기술을 개발해 특허로 등록했다고 20일 밝혔다.

연구팀은 현재 해당 기술을 미국, 중국, 유럽연합(EU)에도 특허출원해 글로벌 기술 경쟁력 확보에 나섰다.

그간 글로벌 스마트폰 기업은 막대한 연구개발 투자로 주름 문제를 해결하는 데 공을 들여왔다. 하지만 최근까지도 주름을 완전히 제거하는 데는 이르지 못해 주름 문제가 폴더블 스마트폰 시장이 확산되는 데 가장 큰 장애 요인으로 여겨졌다.

연구팀은 모바일 폴더블폰을 직접 사용하면서 체감한 불편함을 해결하기 위해 연구를 시작했다. 또 중고 폴더블폰 수십 대를 분해하고, 다양한 실험을 반복하는 과정을 거친 끝에 디스플레이와 지지판 사이의 '접착 영역'을 혁신적으로 재설계하는 해법을 도출했다.

특정 접힘 부위에 변형이 집중되지 않고, 주변으로 분산되도록 설계한 것이 재설계의 핵심이다. 이를 통해 실제 스마트폰 기능이 정상적으로 작동하면서도 '주름 없는 폴더블'을 구현할 가능성을 완벽하게 입증했다.

연구팀이 성능 검증을 위해 일직선 형태의 LED 조명을 비췄을 때 시제품은 반사된 빛이 흐트러짐 없이 선명한 일직선을 유지했다. 접힘 부위에서 빛이 굴절돼 직선이 휘어 보이는 상용 제품의 문제점이 개선된 것이다.

일반적인 폴더블 스마트폰의 접착 및 비접착 영역 (a), 접착 및 비접착 영역 (b), 일반적인 폴더블 스마트폰 디스플레이 응력분포 (c), 연구팀이 개발한 기술을 적용한 폴더블 스마트폰 디스플레이 응력분포 (d). KIAST

특히 시제품에서는 주름 깊이가 0.1㎜ 수준 이하의 미세한 굴곡까지 감지하는 조건에서도 시각적 왜곡이 전혀 나타나지 않았다.

연구팀이 개발한 기술은 기존 업계가 직면한 한계를 넘어선 새로운 설계 패러다임을 제시했다는 점에서 의미를 갖는다. 무엇보다 주름 형성을 원천적으로 억제하는 것은 물론 접었다 폈다를 수만 회 반복했을 때 디스플레이 변형을 최소화해 우수한 내구성을 확보했다.

구조가 직관적이고 단순해 기존 제조 공정에 쉽게 적용할 수 있는 점은 스마트폰을 넘어 태블릿, 노트북 등 다양한 폴더블 디스플레이 기기에 적용 가능한 이점으로 꼽힌다. 폭넓은 산업적 활용이 기대되는 대목이다.

업계에서는 연구팀이 개발한 기술이 상용화될 경우 주름 문제로 시장 진입을 주저하던 글로벌 기업의 참여가 촉진될 것으로 내다본다. 이를 통해 소비자 만족도를 높이고, 정체된 폴더블 시장의 성장 속도가 한층 가팔라질 것으로 예상한다.

이 교수는 "연구팀은 그간 글로벌 기업도 해결하지 못한 난제를 비교적 단순·명확한 방식으로 해결하는 데 성공했다"며 "이번 기술이 스마트폰은 물론 노트북, 태블릿 등 차세대 디스플레이 전반으로 확산돼 한국의 기술 경쟁력을 강화하는 계기가 될 수 있길 기대한다"고 말했다.

한편 이번 연구는 '2022년 대덕특구 이노폴리스 캠퍼스 사업'의 지원을 받아 수행됐다. 연구를 통해 확보한 원천기술 특허는 지난해 9월 등록됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr