[쿠키과학] "완벽하게 매끄러운 화면"… KAIST, '주름 없는 폴더블' 원천기술 개발

KAIST가 폴더블 디스플레이의 최대 난제인 화면 주름을 해결할 혁신적 원천기술을 내놔 관심이 쏠리고 있다.

이 기술은 수만 회 반복해 접어도 변형이 없고 구조가 단순해 스마트폰은 물론 태블릿과 노트북 등 차세대 디스플레이 시장 판도를 바꿀 핵심기술이 될 전망이다.

KAIST 기계공학과 이필승 교수팀은 폴더블 디스플레이의 접힘 부위에서 발생하는 주름 문제를 해결하는 원천기술을 개발하고 특허 등록을 완료했다.

그동안 폴더블 기기는 화면을 접는 부위에서 발생하는 물리적 응력 탓에 미세한 주름이 생기는 것을 해결할 수 없었다.

이는 시각적 왜곡과 더불어 내구성 저하를 초래한다.

삼성전자 등 글로벌 기업들은 주름을 없애기 위해 소재 개선과 함께 힌지 구조를 변경하는 등 해결책을 찾고 있지만 주름 문제를 근본적으로 해소하는 데 한계가 있었다.

이에 연구팀은 디스플레이와 지지판 사이 접착영역 구조를 재설계했다.

기존 제품은 접히는 구간에 변형이 집중되면서 미세한 주름이 발생한다.

연구팀은 접착 방식을 바꿔 응력이 특정 지점에 쏠리지 않고 주변으로 퍼지도록 유도해 접힘 과정에서도 화면이 일정하게 유지되는 구조를 구현했다.

기존 방식이 접힘부위 주변을 모두 접착해 응력이 특정 지점에 쏠리는 것과 달리 이 방식은 접착면을 ㄷ자 형태로 배치해 변형이 주변으로 자연스럽게 분산된다.

실제 유한요소해석 결과 기존 구조는 접착 경계에서 응력이 불연속적으로 변하지만, 새 기술을 적용하면 응력이 화살표 방향으로 퍼져나가며 연속 분포를 보였다.

연구팀은 스마트폰 기능을 유지하면서도 주름이 없는 시제품을 제작해 성능을 검증했다. 

그 결과 일직선 형태 LED 조명을 비추었을 때 일반 제품은 접힘부위에서 빛이 굴절돼 직선이 휘어 보였지만, 연구팀의 시제품은 반사된 빛이 흐트러지지 않고 선명한 일직선을 유지했다. 

특히 주름 깊이가 0.1mm 이하인 미세 굴곡까지 감지하는 조건에서도 시각적 왜곡을 허용하지 않았다.

이 기술은 구조가 직관적이고 단순해 기존 제조공정에 바로 적용할 수 있는 게 큰 장점이다.

아울러 실제 수만 번 접고 펴는 반복 실험에서도 내구성을 입증해 상용화 가능성을 높였다. 

연구팀은 이 기술 관련 원천기술 특허를 지난해 9월 9일 등록 완료했고, 미국, 중국, 유럽연합(EU)에 특허를 출원, 글로벌 기술 주도권을 선점했다.

이 교수는 “글로벌 기업들이 해결하지 못한 난제를 명확하고 단순한 방식으로 극복했다”며 “이 기술이 스마트폰을 넘어 노트북과 태블릿 등 차세대 디스플레이 전반에 확산해 한국 기술 경쟁력을 강화할 것으로 기대한다”고 설명했다.

한편, 이번 연구는 ‘2022년 대덕특구 이노폴리스 캠퍼스 사업’ 지원을 받아 수행됐다.