애플도 부딪힌 폴더블의 벽…화면 접기가 어려운 이유

아이폰 듀오 일부 제품 파손 논란…디스플레이·힌지 정밀 설계 관건
유연성과 내구성 동시 확보해야…반복 시험과 실사용 환경도 달라

폴더블폰 시장에 뒤늦게 진입한 애플도 접히는 화면의 내구성을 둘러싼 품질 논란을 피해 가지 못했다.

오랜 준비 끝에 선보인 첫 폴더블 스마트폰 '아이폰 듀오'는 가격이 329만∼509만원에 달하지만 출시 초기 일부 제품에서 내부 화면이 파손되는 문제가 발생했다.

먼저 시장을 개척한 삼성전자는 초기 품질 문제를 겪은 뒤 디스플레이 소재와 힌지 구조를 개선하며 완성도를 높여왔다.

애플 역시 비슷한 과제에 직면하면서 얇고 유연한 화면에 내구성까지 갖추는 일이 얼마나 어려운지 다시 드러났다.

폴더블폰은 화면 소재부터 힌지·지지판·조립 공정까지 정교하게 맞물려야 하며, 반복 접힘 시험을 넘어 충격과 먼지 등 실사용 환경도 견뎌야 한다.

◇ 화면 하나에 10개 층…유연성과 내구성 사이의 줄타기
폴더블폰이 일반 스마트폰보다 만들기 어려운 핵심 이유는 화면을 접을 때 발생하는 물리적 부담에 있다.

디스플레이를 접으면 안쪽에는 압축되는 힘인 압축 응력이, 바깥쪽에는 늘어나려는 힘인 인장 응력이 동시에 작용한다.

이를 견디기 위해 폴더블 디스플레이는 유기발광다이오드(OLED) 패널을 중심으로 초박형 유리(UTG), 보호필름, 접착층 등 여러 소재를 겹겹이 쌓은 다층 구조로 설계된다.

문제는 각 층의 강도와 유연성을 동시에 확보해야 한다는 점이다.

화면을 단단하게 만들면 반복해서 구부릴 때 균열이 생기기 쉽고, 유연성을 높이면 긁힘이나 외부 압력에 취약해진다.

얇으면서도 수십만회의 접힘을 견딜 소재 조합을 찾는 것이 첫 번째 기술 장벽이다.

물론 폴더블 디스플레이 기술은 초기 제품이 등장한 시기와 비교하면 상당히 발전했다.

제조사들은 초박형 유리와 고분자 보호층, 고강도 지지 소재를 조합하고 층간 접착 구조를 개선해 주름과 손상을 줄여왔다.

듀오 역시 고강도 유리와 티타늄 플레이트, 특수 접착층 등을 활용한 다층 구조를 채택한 것으로 알려졌다.

듀오의 내부 디스플레이는 삼성디스플레이가 공급하는 것으로 알려졌지만, 업계에서는 이번 손상 사례를 패널 자체의 결함으로 보고 있지는 않다.

디스플레이뿐 아니라 힌지와 지지판, 접착 구조 등이 유기적으로 맞물려 작동하기 때문이다.

◇ 힌지부터 지지판까지…부품 하나의 오차도 화면에 영향
디스플레이만큼 중요한 것이 화면 뒤에서 이를 받쳐주는 기계적 구조다.

폴더블폰의 힌지는 단순히 기기를 접고 펴는 역할을 넘어 디스플레이가 일정한 곡률을 유지하도록 움직임을 유도하고, 접히는 과정에서 발생하는 힘을 분산한다.

힌지 내부의 금속 관절이나 기어가 미세하게 어긋나거나 특정 부위에 압력이 집중되면 디스플레이 손상으로 이어질 수 있다.

화면 아래에서 이를 받치는 지지판의 평탄도와 움직임 역시 중요하다.

폴더블 시장을 먼저 개척한 삼성전자도 초기 제품에서 힌지와 디스플레이 관련 품질 문제를 겪었다.

이후 구조와 소재를 개선해 완성도를 높였지만, 접히는 구조에서 비롯되는 물리적 부담 자체를 없애지는 못했다.

듀오의 손상 원인으로도 힌지 구조가 거론된다.

분해·수리 전문업체 아이픽시트(iFixit)는 제품 분해 영상과 컴퓨터단층촬영(CT) 자료를 분석한 결과, 손상 사례가 내부 디스플레이를 지지하는 중앙 구조물 주변에 집중되는 양상을 보였다고 주장했다.

다만 힌지 결함이 실제 초기 불량의 원인으로 확인된 것은 아니다.

결국 개별 부품의 성능뿐 아니라 이를 결합하고 배치하는 설계와 조립 공정, 품질 관리까지 제품의 내구성을 좌우하는 요소다.

◇ 20만회 접힘 시험도…실사용 환경과 양산 공정이 관건
제조사들은 출시 전 수십만 회에 이르는 접힘·펼침 시험 등을 통해 디스플레이와 힌지의 내구성을 검증한다.

일부 제품은 20만회 이상의 개폐 시험을 통과했다는 점을 내세운다.

하지만 실험실의 반복 시험이 실제 사용 환경의 모든 변수를 재현하지는 못한다.

일상에서는 낙하 충격과 온도 변화, 먼지와 이물질 유입 등이 복합적으로 작용한다.

특히 미세한 모래나 먼지가 힌지 내부로 들어가면 부품 간 마찰을 일으키거나 움직임을 방해해 디스플레이에 예상치 못한 압력을 가할 수 있다.

업계 관계자는 "폴더블폰은 디스플레이 소재부터 힌지 설계, 조립 공정까지 모든 요소가 정교하게 맞물려야 하는 제품"이라며 "기술적 완성도를 높이는 것만큼 이를 대량 생산 과정에서도 균일하게 구현하는 것이 제조사의 핵심 과제"라고 말했다.

/연합뉴스