스마트폰 진화의 종착역은 어디까지일까. 오늘의 첨단은 하룻밤만 자고 일어나면 ‘고물’이 되는 끝없는 경쟁의 시대다. 한양대 정재경 교수에게 스마트폰 최후의 정상은 어딘지 물었다.

지금은 신기술 무한 경쟁의 시대다. 특히 디스플레이의 발전은 신제품 개발과 직결되어 사람들의 이목을 끈다. 최근 판매되기 시작한 삼성전자의 갤럭시 폴드는 ‘접히는 스마트폰’으로 인기몰이에 나섰고, LG전자의 ‘롤러블 TV’는 국제전자제품박람회(CES)에서 디스플레이 부문 최고 혁신상을 받았다. 
디스플레이를 말고, 접은 다음에 나올 기술은 무엇일까. 정재경 한양대 융합전자공학부 교수팀은 고무줄처럼 신축성 있게 자유자재로 크기를 바꿀 수 있는 ‘스트레쳐블(stretchable) 트랜지스터’ 기술을 개발했다.

기존보다 3배까지 늘어나는 스트레처블(stretchable) 박막트랜지스터(TFT)를 연구한 정 교수 연구팀의 논문은 소재분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’ 온라인판을 통해 발표됐다.

처음에는 기자가 알아듣기 어려운 전자용어들이 쏟아져 나왔지만, 정 교수는 “‘손수건’을 접어 넣는 것을 상상해 볼 수 있다”며 복잡한 연구 내용을 알아듣기 쉬운 비유를 곁들여 설명하고, 스트레쳐블 기술의 다른 용례도 소개해 주었다.

폴더블폰에 사용된 플렉서블(flexible) 유기발광다이오드(OLED)는 폴더블, 롤러블을 거쳐 궁극적으로 스트레처블 디스플레이로 진화할 것으로 예상된다. 이러한 흐름에 따라 정 교수팀이 개발한 기술은 향후 디스플레이 분야에서 큰 의미를 가질 것으로 평가받고 있다. 

스트레처블 디스플레이는 페이퍼 형태의 디스플레이로 고무처럼 신축성이 있어 스마트폰뿐만 아니라, 웨어러블 디바이스, 자동차 디스플레이 등 다양한 분야에 적용 가능할 전망이다.

스트레처블 디스플레이가 폴더블폰을 접었을 때 나타나는 주름 문제를 극복하는 대안으로도 꼽고 있다. 한국과학기술기획평가원(KISTEP)도 스트레처블 디스플레이에 대해 ‘제조업 경쟁력 강화를 위한 소재 분야’에서 미래유망 10대 기술로 선정하기도 한 바 있다.

플렉서블 디스플레이가 사용하는 폴리이미드(polyimide)는 고분자를 기판으로 사용해 구부리고 돌돌 말 때 유용하지만 딱딱한 소재라 늘리지 못하는 한계가 있다. 이런 한계점을 극복하기 위해 정 교수팀은 폴리이미드 필름 위에 고성능 산화물 트랜지스터를 제작하고, 고무줄처럼 늘릴 수 있는 폴리에틸렌(Polyethylene)으로 기판을 만들어 기존 대비 3배가량 늘어나면서도 우수한 전기적 성능을 유지할 방법을 제시했다.

또 깨지기 쉬운 기존 실리카 게이트 절연체를 지르코늄, 유기물 및 크로스링커가 조합된 새로운 하이브리드 폴리머로 대체해 내구성이 높아진 구조를 설계했다.
이는 스트레쳐블 디스플레이의 방향성을 설정하고 개념을 검증한 첫 사례로 볼 수 있다. 정 교수는 “트랜지스터를 200% 늘렸을 때 견딜 수 있게 만들 수 있는 기술이 될 거라고 기대한다”며 “제품에 적용될 정도로 실용화하려면 짧게는 10년, 길게는 20년이 걸리는 작업일지도 모른다”고 예측했다. 정 교수는 “이를 실현하기 위해서는 전기배선이 뒷받침되어야 한다”라고도 덧붙였다. 

스트레쳐블 기술의 활용도는 앞서 말했듯 더 넓은 분야에서 사용 가능하리라 전망했다. 정 교수는 “이번 연구에서 발굴한 하이브리드 소재와 반도체 공정 개념은 향후 자유자재로 늘릴 수 있는 고무(Rubber) 기판 위에 직접 적용이 가능하다”며 “이를 통해 스트레쳐블 디스플레이 산업뿐 아니라 태블릿 의류, 인간 피부 등 다양한 분야에서 향후 활용이 가능할 것이다”고 말했다.

정 교수의 설명에 의하면 이미 일본 동경대 소메야 다카오 교수는 피부에 붙이는 방식의 전자피부 디스플레이를 개발했다고 한다. 실제로 사람 근육처럼 움직여야 하는 인공 피부 기술이 실현화되었음을 알 수 있다.

정 교수 연구팀의 해당 논문은 한양대 정보디스플레이학과 김정오 박사과정이 제1저자로 참여, 서울대 홍용택 교수가 공동저자로 참여했다.

허정윤 기자 verite@kyosu.net

정 교수 약력
학력사항
서울대 무기재료공학과 공학사
서울대 재료공학부 공학석사
서울대 재료공학부 공학박사
 
경력사항
서울대 반도체공동연구소 박사후 과정
Univ. of Illinois at Urbana-Champaign post-doc.
삼성 SDI 중앙연구소 책임연구원
삼성모바일디스플레이 기술센터 책임연구원
한국전자통신연구원 초빙연구원
인하대 신소재공학과 조교수
인하대 신소재공학과 부교수
현재 한양대 융합전자공학부 교수
 

허정윤 다른기사 보기