차세대 폴더블 디스플레이 기술의 일등공신 – 광학용 점착제 프로젝트팀

차세대 디스플레이로 주목 받는 폴더블 롤러블 디스플레이(Foldable & Rollable display)! 사실 디스플레이는 생각보다 많은 층으로 이루어졌습니다. 오늘은 그 층마다 소재가 단단히 붙도록 고정해주는 점착제 소재를 소개해드리려고 하는데요. 점착제야말로 차세대 디스플레이 기술의 일등 공신이라 할 수 있습니다. 이번 LG화학 첨단소재사업본부 유기소재개발센터 내 광학용 점착제 프로젝트팀이 저온 폴딩(Folding) 특성이 향상된 폴더블 디스플레이용 아크릴계 점착필름 제조 기술(이하 폴더블 점착필름)로 산업통상자원부 국가기술표준원이 선정하는 신기술(NET, New Excellent Technology) 인증을 받았습니다.

신기술(NET) 인증 제도는 국내에서 최초로 개발된 기술이나 기존 기술을 혁신적으로 개선한 것을 신기술로 인증하는 제도인데요. 경제적 파급 효과가 크고 국가경쟁력 향상에 기여할 수 있는 기술을 미리 발굴해, 그 우수성을 인증하여 상용화와 거래를 확대할 수 있습니다. LG화학의 폴더블 점착필름은 화학·생명 분야 신규 기술로 선정되었는데요. 2019년 폴더블 폰(Foldable Phone) 출시 이후 더욱 주목 받는 멀티 폴딩 롤러블 디스플레이(Multi-folding&Rollable Display, 여러 번 접고 말 수 있는 디스플레이)! 그 흐름에 힘입어 차별화된 점착필름으로 폴딩 신뢰성을 최적화한 광학용 점착제 프로젝트팀의 연구개발 이야기를 공개합니다.

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차세대 디스플레이를 이끈 숨은 공신, 광학용 점착제 프로젝트팀을 소개합니다.

안녕하세요. 광학용 점착제 프로젝트팀은 어떤 일을 하나요?

저희 광학용 점착제 프로젝트팀은 주로 차세대 디스플레이에 사용되는 점착필름 개발 업무를 맡고 있습니다. 연구 단계의 개발부터 고객사의 제품 양산에 필요한 물성과 품질관리 시스템을 갖추는 등 폭넓은 범위의 업무를 합니다. 현재는 폴더블 점착필름 외에 돌돌 말 수 있는 롤러블(Rollable), 줄이고 늘릴 수 있는 스트레처블(Stretchable, 신축성) 디스플레이에 활용할 수 있는 점착제를 고객사와 함께 연구 중입니다. 더불어 열이나 UV조사에 의해 점착력의 범위를 조절하는 기능성 점착제 연구도 진행하고 있습니다.  

2018년 스마트폰 폴더블 점착제 개발에 착수하게 되었다고 들었습니다.

사실 고객사인 LG디스플레이와는 2015년부터 폴더블 디스플레이 적용을 위한 연구를 진행하고 있었습니다. 고객이 원하는 수준의 점착 물성 확보해 노트북 제품에 적용했지만 고객사의 시장 전략을 위해 제품 출시가 지연되는 상황이 있었는데요. 폴더블 디스플레이 구현이 기술적으로 가능하다는 걸 저희가 확인했기 때문에 2018년부터는 노트북보다 시장 규모가 큰 스마트폰 시장을 타깃으로 2세대 제품을 개발하기 시작했습니다. 스마트폰은 노트북보다 폴딩 반경이 좁고, 저온에서 더 높은 수준의 폴딩 특성이 요구되기에 점착제 역시 더 낮은 탄성과 높은 변형도, 회복 특성을 갖춰야 했습니다.

 

새롭게 개발된 폴더블 점착필름의 주요 특징은 무엇인가요?

기본적으로 폴더블 디스플레이는 접었다 펴기를 반복하기에 접히는 부위의 물성이 매우 중요합니다. 보통 점착제의 탄성이 낮을수록 접었을 때 쉽게 변형되기에 접을 때 부담이 적고 폴딩 특성도 좋다고 나타났는데요. 탄성이 너무 낮을 경우에는 오히려 점착제의 낮은 탄성으로 인해 필름의 래미네이션(Lamination, 필름을 맞붙이는 과정) 및 재단, 운송 과정에서 뜯김이나 빠짐 등의 공정 불량이 발생할 수 있습니다. 하여 ‘멀티 도메인 프로퍼티(Multi-domain property, 다양한 특성을 동시 보유함)’ 개념을 도입하여 점착제의 폴딩부만 낮은 탄성을 갖도록 설계했습니다. 그리고 폴더블 스마트폰의 평가 항목 중 하나인 영하 20도, 곡률 반경 2.5mm 조건에서 1분에 30번 접었다 펴기를 반복했을 때 10만 번 이상 폴딩을 통과해야 하는 기준을 충족시키기 위해 영하 20℃ 저온에서 10만 Pa(파스칼) 이하의 낮은 탄성을 갖고, 높은 변형도와 회복 특성을 구현하려고 노력했습니다.  

폴더블 디스플레이 개발 시 점착필름의 낮은 탄성 구현과 높은 변형도가 필요한 이유에 대해 자세히 알려주세요.

현재 시중에 있는 폴더블 스마트폰은 한 번만 접는 형태입니다. 이제는 여러 번 폴딩이 가능한 멀티폴딩(Multi-folding)과 롤러블 형태의 제품을 연구하고 있는데요. 스마트폰을 두 번 이상 접으려면 점착제의 변형이 더 커져야 하고, 돌돌 말 수 있는 두루마리 형태가 되려면 그보다 더 높은 1000%가량의 변형이 필요합니다. 따라서 점착제의 변형이 잘 일어날 수 있도록 더 낮은 탄성과 높은 변형도 특성이 요구되는 것입니다.

 

폴더블 점착제는 어떻게 개발되었나요? 기억에 남는 특별한 에피스도가 있다면 무엇인가요?

개발 초기에는 폴더블 디스플레이가 세상에 없는 제품이었기에 점착제의 어떤 물성이 중요하고 어느 정도의 기준을 갖춰야 하는지 정확히 몰랐습니다. 고객과 함께 평가 방법과 기준을 만들면서 디스플레이 구현을 위한 개선 사항을 파악하는 게 중요했습니다. 기억에 남는 에피소드로는 중국 고객사와 제품을 검토하는 중 있었던 일이 떠오르는데요. 상대적으로 높은 기술력을 지닌 여러 다른 업체와 공동개발을 진행 중이었고 저희 LG화학에 기회가 주어지기까지 어려움이 있었습니다. 하지만 현재는 중국에 1, 2위에 있는 회사 모두 저희와 함께 협업 중이며 LG화학의 소재를 사용하고 있습니다.  

이번에 인증된 신기술은 앞으로 어떻게 활용되며, 어떤 파급 효과를 가져오리라 예상하나요?

이번에 선보인 폴더블 점착제는 향후 폴더블, 롤러블 디스플레이를 구성하는 여러 구성의 층간에 사용될 것으로 예상됩니다. 낮은 탄성의 점착필름 개발로 기술적인 측면에서 볼 때, 폴더블 스마트폰에서 기능을 향상시킬 수 있을 것으로 보입니다. 또 설계 폭을 넓혀 더 복잡한 기능의 폴딩 기기도 구현할 수 있을 것으로 보입니다. 또한 경제적, 산업적으로는 신규 폴더블 시장을 확대할 수 있고 대부분의 원재료를 국산화해 차세대 폴더블 디스플레이 시장에 진입할 수 있을 것으로 기대합니다.

 

현재 폴더블 점착제 시장에서 LG화학의 입지는 어떤가요?

LG화학의 강점이라면 저온에서의 탄성이 상대적으로 낮아 폴딩 신뢰성이 우수하고, ‘멀티 도메인 프로퍼티(Multi-domain property)’를 부여할 수 있어서 향후 출시될 멀티폴딩이나 롤러블 디스플레이에 적용에 유리하다는 점입니다. 시장조사기관인 스톤파트너스에 따르면 2020년 폴더블 스마트폰 시장 규모는 전체 스마트폰 시장의 약 0.4%(600만 대), 2025년에는 약 3%(5300만 대)로 예상됩니다. 아직 태동기인 만큼 신기술 개발 요구가 강하고 초기시장 선점이 중요한 상황입니다. 기존의 국내 및 중국 고객사의 신제품에 지속적인 요구사항을 확인해 시장 점유율을 높여 나갈 예정입니다.

 

마지막으로 팀의 목표와 비전이 있다면 말씀해 주세요.

궁극적으로는 폴더블 점착제를 포함하여 차세대 디스플레이 점착제 분야에서 LG화학이 경쟁사보다 우선순위에 있을 수 있도록 만드는 게 목표입니다. 더불어 폴더블 스마트폰이 가장 먼저 상업화했지만 노트북에 적용된 제품도 출시할 예정입니다. 이처럼 저희 기술이 반영된 제품을 지속해서 출시할 수 있도록 노력할 예정입니다.

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독보적인 폴더블 점착필름 개발로 국내를 넘어 세계 기술을 선도하고 있는 광학용 점착제 프로젝트팀! 차세대 디스플레이 시작의 리더로 우뚝 서길 기대하며 응원하겠습니다!