ETRI, '꿈의 디스플레이' 마이크로LED 제조 시간 확 줄였다

이해성 기자

입력2021.05.25 17:57 수정2021.05.26 03:48 지면A17

신소재 필름 활용해 공정 단축

ETRI 연구진이 자체 개발한 마이크로LED 제조 설비를 점검하고 있다. ETRI 제공

국내 연구진이 스마트워치 제작 등에 사용되는 차세대 디스플레이 공정 단축 기술을 새로 확보했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 마이크로LED(발광다이오드) 디스플레이 공법의 난제를 해결했다고 25일 발표했다.

마이크로LED는 10~100마이크로미터(㎛) 수준의 매우 작은 LED를 광원으로 사용한다. LCD(액정디스플레이)나 OLED(유기발광다이오드)보다 선명한 색상을 낼 수 있고 발광 효율이 높아 TV, 스마트워치 등에 사용된다. 화질 열화와 잔상이 남는 ‘번인’ 현상도 적다.

마이크로LED를 만들기 위해선 반도체 공정으로 생산한 소자를 일일이 디스플레이 패널로 옮겨 심어야 한다. 8K 화질 TV의 경우 심어야 할 마이크로LED 개수가 1억 개에 달해 작업 시간이 오래 걸린다. 소재도 대부분 해외에 의존해 비용 부담이 크다.

ETRI는 자체 연구로 개발한 신소재인 ‘사이트랩 필름’을 활용해 옮기고 심는 공정을 하나로 합쳤다. 강도가 균일한 면 형태 레이저를 마이크로LED가 접착된 사이트랩 필름에 수초 동안 쏘면 옮겨 심는 공정이 동시에 이뤄진다는 설명이다. ETRI 연구팀은 이 기술로 100㎟ 면적 기판에 1225개 마이크로LED를 집적하는 데 성공했다.

ETRI 관계자는 “산업 현장에 적용하면 기존 공법 대비 비용과 시간을 10분의 1 이하로 줄일 수 있을 것”이라고 설명했다. 과학기술정보통신부의 소재 혁신 선도 프로젝트 지원을 받은 이 연구 성과는 최근 열린 글로벌 디스플레이 학술대회 ‘2021 SID 디스플레이 위크’에서 최신 기술 논문으로 소개됐다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com

관련 뉴스

1

"TV를 TV라고 부르지 마오"…삼성전자의 속내는? [이수빈의 가전탐구]

"우리 TV 보도자료를 잘 보시면, 제품명에 TV라는 말이 없어요."최근 삼성전자의 한 고위관계자가 이런 말을 했다. 'TV인데 왜 제품명에 TV가 없지?' 의아한 마음에 가장 최근 받은 보도자료를 열어보니 제품명에 정말 TV가 없었다. '네오(NEO) QLED', '마이크로LED' '더 프레임' 등이었다. 제품 특징을 설명할 때만 TV라는 단어가 들어갔다. 예전에도 그랬을까? 삼성 TV를 세계 1위로 올려놓은 히트작인 '보르도 TV' 보도자료를 삼성전자 뉴스룸에서 찾아봤다. '2007년형 보르도 LCD TV 출시'라는 제목으로 나온 자료에서는 제품명과 설명에 모두 TV가 포함됐다. 2017년 QLED TV 출시 자료에도 제품명에 TV가 들어간 것을 보면 최근까지도 삼성전자는 TV라는 단어를 제품 이름에서 빼놓지 않았다. 변화는 삼성전자가 지난해 선보인 라이프스타일 TV에서 처음 일어났다. '더 테라스' '더 프레임' '더 월' 등 이름으로 출시된 것. 삼성전자는 당시 TV의 영역을 거실에서 야외, 안방 등으로 넓히면서 이런 전략을 취했다. TV라는 단어에서 연상되는 공간이 거실로 제한된다는 게 그 이유였다. 본격적으로 삼성전자 TV 전 제품명에서 TV가 보이지 않게 된 것은 올해 들어서다. 라이프스타일 TV 뿐 아니라 주력 제품인 네오 QLED와 마이크로LED 제품명에도 TV가 없다. 분명 TV인데 TV가 아닌 셈이다. 그 이유를 '스크린 포 올' 비전에서 찾아볼 수 있다. 삼성전자가 올해 초 '삼성 퍼스트룩 2021' 행사에서 소개한 미래 디스플레이 비전이다. 삼성전자 관계자는 "기존 TV 패러다임을 넘어 스크린으로 개념을 넓혔다"며 "거실에서만 TV를 보며 채널을 일방적으로 소비하기만 하는 시대는 끝나고 있다"고 말했다. 스크린 포 올 비전은 시청공간의 확장에 더해 각 소비자의 라이프 스타일과 접근성, 환경 영향까지 고려한 디스플레이 전략을 담고 있다. 스크린은 그 영역이 무한하다는 게 삼성전자의 설명이다. 기존 벽에 붙어있던 네모 형태가 아닌 어떤 형태든 될 수 있다. 마이크로LED가 대표적이다. 모듈 형태이기 때문에 십자가 모양, 계단식 모양 등으로 화면을 구성하는 게 가능하다. 하지만 화면 크기가 작아질 수록 제작이 까다롭다. 같은 화면 안에 더 작은 마이크로LED칩을 더 촘촘히 탑재해야 하기 때문이다. 현재 판매 중인 110인치 기준 제품 가격이 1억7000만원에 달하는 등 높은 가격대도 한계로 꼽힌다.삼성전자는 최대한 이른 시일 안에 기술 수준을 높이고, 수율을 높여 적정한 수준으로 가격을 낮추겠다는 방침이다. 삼성전자 관계자는 "집 벽면 전체가 스크린이 되는 시대가 올 것"이라며 "마이크로LED가 궤도에 오르면 소비자가 원하는 크기와 원하는 모양으로 스크린을 제작할 수 있다"고 설명했다. 또다른 변화로 삼성전자는 TV가 생활 플랫폼이 되고 있다는 점을 꼽았다. 이전처럼 TV로 영상 시청만 하는 게 아니라 홈 트레이닝을 하고, 친구들과 화상대화를 나누는 등 다방면으로 활용할 수 있다는 얘기다. 집에 있는 전자기기들을 TV에 연결해 관리하는 것도 가능하다. 앞으로는 장보기, 일정관리 등 화면을 통해 할 수 있는 일이 무궁무진해질 것으로 회사 측은 내다보고 있다. '시청자'의 범위도 넓어졌다. 시각·청각 장애를 가진 시청자들도 TV를 이용할 수 있도록 접근성을 강화하고 있기 때문이다. 올해 네오 QLED와 QLED에는 △콘텐츠 자막의 위치를 원하는 곳으로 이동시킬 수 있는 ‘자막 이동’ 기능 △뉴스에 나오는 수어 화면을 AI가 자동으로 인식해 확대해주는 ‘수어 확대’ 기능 △스피커와 헤드폰 두 곳으로 동시에 사운드가 출력돼 일반인과 저청력 장애인이 함께 시청할 수 있는 ‘다중 출력 오디오 기능’ 등이 새로 적용됐다. 회사 관계자는 "앞으로 더 많은 접근성 기능을 추가해 대부분의 사람이 이용할 수 있는 스크린을 내놓는 게 목표"라고 말했다. 이런 TV를 더이상 TV라고 부를 수 있을지 회사 관계자는 되물었다. PC와 태블릿, 스마트폰 등 지금까지 나온 스마트기기를 아우르는 어떤 것. 어떤 모양이든 될 수 있고 어디에든 설치할 수 있으며 무엇이든 할 수 있고, 누구나 사용할 수 있는 화면. 삼성전자가 내다보는 미래 스크린은 이런 것이 아닐까. 이수빈 기자
2

ETRI, 로봇으로 지하공간 사고 방지

한국전자통신연구원(ETRI)이 지하 공동구 사고 징후를 미리 파악할 수 있는 ‘공동구 감시 인공지능(AI) 로봇’(사진)을 28일 선보였다.공동구는 전기, 통신, 가스, 수도관 등 인프라가 모여 있는 지하 공간을 말한다. 2018년 KT 서울 아현지사 지하 통신구 화재에 따른 ‘통신대란’ 이후 안전한 관리 필요성이 커진 곳이다.ETRI가 개발한 AI 로봇은 공동구 천장에 부착된 레일을 따라 움직인다. 온도, 습도, 산소, 이산화탄소, 일산화탄소, 이산화질소 등 수치를 센서로 관측해 실시간으로 관제센터에 보낸다. 관제센터는 공동구를 컴퓨터 시뮬레이션으로 똑같이 재현한 ‘디지털 트윈’ 기술로 구현된다.순간 최고시속은 40㎞, 30분간 무선 충전으로 최대 10㎞를 오갈 수 있다. 운행 중 이상 데이터가 감지되면 뒤로 물러나 주변 상황을 재점검하는 기능도 갖췄다.ETRI 관계자는 “공동구뿐 아니라 지하철, 지하상가 등 다양한 복합공간을 안전하게 관리할 수 있게 돕는 로봇”이라고 설명했다.ETRI는 충북 청주시 오창읍 지하 공동구 내 천장 레일 공사를 마치고 이 로봇 한 대를 투입해 시범 운영에 들어갔다. 오창 공동구는 행정안전부와 청주시시설관리공단이 전문 인력을 배치해 국가중요시설로 관리하는 곳이다.ETRI는 2024년까지 337억원을 들여 ‘조기예측 및 대응이 가능한 디지털 트윈 기반 화재·재난 지원 통합 플랫폼’ 기술을 개발하고 실증할 방침이다. 과학기술정보통신부를 비롯해 행정안전부, 국토교통부, 산업통상자원부 등 네 부처가 지원한다.이해성 기자
3

"멀리 떨어진 곳서도 물체 촉감 생생"

한국과 미국 공동 연구진이 멀리 떨어진 곳에서도 물체의 촉감을 가상으로 느낄 수 있는 ‘텔레 햅틱(tele-haptic)’ 원천 기술을 개발했다.한국전자통신연구원(ETRI)은 김진용 텍사스주립대 교수 등과 함께 이런 연구 성과를 냈다고 22일 발표했다. 햅틱은 촉각이나 운동감을 느끼게 하는 기술을 말한다.원격에서 사물의 감촉을 느끼려면 압전 소재(압력을 가하면 전기를 발생시키는 소재)와 함께 센서, 액추에이터(동력 발생장치), 통신 네트워크가 필요하다. 센서에서 수집한 감각 정보를 송신한 뒤 특수 장갑, 뇌파 장치 등을 통해 이를 재현하는 원리다. 액추에이터의 빠른 반응과 출력이 중요하다.ETRI 연구진은 30㎛(마이크로미터) 두께의 압전 센서와 1㎜ 크기의 압전 액추에이터를 유연 기판에 함께 골고루 배치해 촉감을 재현하는 장치를 설계했다. 블루투스 통신 환경에서 실험한 결과 최대 15m 거리에서 금속이나 플라스틱, 고무와 같은 촉감을 97%까지 재현하는 데 성공했다고 설명했다.ETRI 관계자는 “10년 넘게 개발해온 센서와 액추에이터 원천 기술 덕에 이번 성과를 냈다”고 말했다. 과학기술정보통신부 지원을 받은 이번 연구 성과는 재료과학 분야 학술지 ‘어드밴스트 펑셔널 머티리얼즈’에 실렸다.이해성 기자 ihs@hankyung.com