[Cover Story] "휘는 디스플레이 소재로 희토류 대체…10만번 구부려도 OK"

원스

빛 90% 이상 통과시키는
유연투명전극 기술 보유
기존 희토류 가격 20분의 1

원스(대표 이민수·사진)는 자유롭게 구겨지고 휘는 차세대 디스플레이의 핵심 소재를 만든다. 신산업창조프로젝트 투명전극사업단을 맡고 있는 이광희 광주과학기술원(GIST) 교수와 이민수 엠에스웨이 대표가 회사를 이끌고 있다. 원스는 UTA 기술사업화 전문가단 사업 중 유일하게 연구소와 민간 사업체 대표가 공동으로 설립한 회사다.

기술 상용화에 성공하기 위해서는 안정적인 생산설비 확보와 운영능력이 반드시 필요했기 때문이다. 원스는 희토류를 쓰지 않고 유기물과 ‘은(銀)’의 화학적 결합을 통한 독보적인 투명전극 기술을 보유하고 있다. 90% 이상의 빛을 통과시키는 것은 물론 전기적 저항이 거의 없는 유연투명전극을 만들어냈다. 이 교수와 이 대표는 유연투명전극을 기존 희토류 소재 시장을 대체하는 핵심 부품으로 키워내겠다는 계획이다.

◆10만번 구부려도 ‘이상 無’

투명전극은 빛 투과성과 전기 전도성을 동시에 가지고 있어 투명하면서도 전류가 흐르는 게 특징이다. TV·모니터·스마트폰 등 터치 디스플레이가 장착된 기기에 필수적으로 사용된다. 투명도가 높고, 전기적 저항이 적을수록 고품질의 투명전극으로 분류돼 가격도 비싸다. 현재 모든 터치 디스플레이에는 고가의 희토류(인듐-주석 산화물) 소재가 사용된다.

원스가 생산하는 유연투명전극은 기존 투명전극의 특성에다 구부릴 수 있는 ‘유연성’을 더했다. 입거나 착용할 수 있는 ‘웨어러블 디스플레이’ 등 차세대 전자제품 개발에 쓰이는 핵심 소재가 될 것이라는 설명이다. 10만번을 구부렸다 폈다 반복해도 본래의 특성을 잃지 않는다. 생산단가는 희토류 소재 대비 20분의 1 수준이다. 원스는 한국 미국 일본 등 주요 5개국에 은 기술 관련 특허권을 출원 중이다.

이 대표는 “희토류를 대체하기 위해 다양한 기술이 개발됐지만 사실상 모두 실패했다”면서 “유연투명전극은 은과 유기물의 열증착이라는 간단한 공정을 통해 희토류만큼의 성능을 훨씬 싼 단가로 만들어낸다”고 말했다.

유연투명전극을 이용하면 기존에는 상업성이 떨어져 양산할 수 없었던 대형 터치 디스플레이 등의 제작도 가능하다. 투명전극의 특성도 자유롭게 조절할 수 있기 때문에 소비자 맞춤형 생산도 가능해진다.

◆적용 분야 무궁무진

원스는 유연투명전극 양산을 위해 핵심 생산공정 시설을 직접 갖추겠다는 계획이다. 제품을 대량 생산하려면 총 3단계의 공정이 요구되는데 핵심 1차 공정 시설은 직접 보유하겠다는 것이다. 2, 3차 공정은 국내 상장사에 외주를 줄 예정이다. 본격적인 유연투명전극 양산 시기는 내년 상반기로 전망된다. 첫해 해당 매출은 300억원 이상이 될 것으로 회사 측은 기대하고 있다. 국내외 대기업과도 향후 제품 공급에 대해 얘기가 오가고 있는 상황이라고 이 대표는 귀띔했다. 그는 “일본 대기업 2~3곳이 이미 세 차례 회사를 방문하고 시제품에 대해 흡족하다는 반응을 보였다”고 말했다.

원스는 초기 생산제품은 차세대 스마트폰과 전장용 디스플레이, 유연 유기발광다이오드(OLED) 조명 등의 핵심 부품으로 공급된다. 이후 활용도가 뛰어난 유연투명전극의 특성을 살려 스마트 사이니지(디지털 광고판)와 유연열필름, 초경량 유연태양전지 등으로 적용 분야를 점진적으로 확장한다는 목표다. 은 박막을 붙이는 방식이기 때문에 사실상 적용 분야에 제한이 거의 없다. 생산 방식이 간단하고 가격 경쟁력이 뛰어나서다. 이 대표는 “창문에 유연투명전극 소재 필름을 바르면 전기적 신호에 따라 투명도를 조절할 수 있다”며 “면적이 넓거나 비정형이라도 상관없이 적용할 수 있다”고 강조했다.

중장기적으로 방위사업 분야 진출도 계획하고 있다. 유연투명전극 기술에 12V의 전기적 신호를 가하면 표면 온도를 60도까지 올릴 수 있다. 국방용 자동차나 항공기 캐노피에 적용하면 외부 기온 변화에 따라 창이 어는 현상을 막을 수 있다.

◆사장될 뻔했던 기술 되살려

이광희 교수팀은 2000년부터 고성능의 유연투명전극 개발을 위한 연구를 해 왔다. 2006년에는 세계적 과학학술지인 네이처에 ‘금속성 성질을 가진 플라스틱 폴리아닐린’을 발표했다. 이후에도 피지컬리뷰레터, 어드밴스드매터리얼 등 권위 있는 과학학술지를 통해 투명전극 연구 결과를 꾸준히 내놓았다. 10여년 이상의 연구개발로 기술사업화 단계까지 도달했으나 상용화에는 어려움을 겪었다.

이 교수는 “사업화에 대한 경험이 부족했고 해당 시장에 대한 정보도 부족한 탓에 유연투명전극 기술을 사업화하는 과정이 순탄치만은 않았다”고 말했다. 묻힐 뻔했던 세계 최고 기술이 빛을 본 것은 지난해 신산업창조프로젝트사업에 선정되면서부터다.

사업화 전문가단이 직접 나서 특허조사, 투자유치, 법률상담, 사업화컨설팅 등 구체적인 실무작업을 도왔다. 전문가단은 유연투명전극 사업이 성공하기 위해서는 민간협력이 필수적이라고 판단했다. 소재제품 특성상 양산을 위한 안정적인 생산설비 투자가 필요했기 때문이다. 이 교수가 민간업체인 엠에스웨이의 이민수 대표와 손을 잡게 된 이유다.

이민하 기자 minari@hankyung.com