화면 5만번 접었다 펴도 끄떡없게…폴더블 폰 혁명 눈앞

 
화면 5만번 접었다 펴도 끄떡없게…폴더블 폰 혁명 눈앞
 

 
 폴더블 폰, 내년 상용화 예고
휘어지는 OLED 디스플레이
유리 대신 플라스틱 소재 사용
힘을 주어도 부러지지 않아
디스플레이 감싸는 강화유리
대체 소재로 폴리이미드 필름 거론
휘어지는 배터리는 아직 개발 전
접히지 않는 부분에 놓도록 설계

 
스마트폰의 새로운 하드웨어 혁신으로 접을 수 있는 '폴더블(foldable)'폰 개발 경쟁이 불붙고 있다. 폴더블 폰은 디스플레이를 포함한 스마트폰 자체를 접었다 폈다 할 수 있는 폰이다. 디스플레이 자체가 접혀야 한다는 점에서 스마트폰 이전에 많이 썼던 폴더폰과 기술적으로 차원이 다르다. 삼성전자는 내년 중으로 폴더블 폰을 출시하겠다는 계획을 내놨고 LG전자와 미국 애플, 중국 레노버, 일본 소니 등 주요 스마트폰 제조사들도 폴더블 폰을 준비하고 있다. 미국 시장조사업체 스트래티지 애널리틱스는 폴더블 폰이 내년에 처음 상용화돼 2022년에는 시장 규모가 5000만대를 넘길 것이라고 전망했다.

 

◇폴더블 폰의 핵심은 접는 디스플레이

제조사들이 폴더블 폰 상용화에 매달리고 있는 것은 스마트폰 화면 크기가 계속 커지고 있기 때문이다. LG전자 관계자는 "사람 손의 크기와 주머니에 넣었을 때의 중량감 등을 고려할 때 지금 디자인으로는 더 이상 화면을 키울 수 없다"며 "디스플레이를 접을 수 있는 폴더블 폰은 제조사와 사용자 모두에게 매력적인 선택"이라고 말했다.

폴더블 폰에서 핵심 부품은 휘어지는 디스플레이다. 삼성디스플레이 관계자는 "한 사람이 스마트폰을 하루 평균 150회 정도 들여다본다고 보면 1년에 5만번 이상을 접었다 펴도 폰이 망가지지 않아야 하고 접었다 편 직후에 디스플레이에 흔적이 남지 않아야 한다"고 말했다. 폴더폰을 만들 수 있는 패널은 휘어지는 OLED (유기발광다이오드) 디스플레이다. 유리 사이에 액정을 넣어 만드는 LCD(액정표시장치) 디스플레이로는 폴더폰을 만들 수 없다. LCD 패널을 접었다가는 유리가 파손된다.

 

OLED 디스플레이는 크게 3개 층으로 이뤄져 있다. 맨 아래층은 빛을 내는 소자(素子)를 작동시키는 트랜지스터가 촘촘히 박혀 있는 'TFT(초박막 트랜지스터)'층이다. 이 층 표면에는 빨강, 초록, 파랑 빛을 내는 소자들이 점점이 붙어 '발광층'을 이룬다. 그 위에는 TFT판과 발광층을 외부 이물질과 충격으로부터 보호하는 '봉지'층이 있다. 물건을 담는 봉지처럼 TFT판과 발광층을 감싸준다. OLED 디스플레이는 사람이 전기 스위치를 작동시켜 전구를 켜거나 끄듯이, 각각의 트랜지스터가 각 소자로 전기 신호를 보내 소자를 순간적으로 켜거나 끄는 방식으로 작동한다.

일반 OLED 디스플레이는 TFT층과 봉지층이 모두 단단한 유리 재질로 돼 있어 구부리거나 접을 수 없다. 그러나 두 층을 모두 접거나 구부릴 수 있는 플라스틱 소재로 바꾸면 플렉서블 디스플레이가 탄생한다. TFT층 유리의 대체재는 플라스틱의 일종인 '폴리이미드(polyimid)'다. 종잇장처럼 얇게 만들 수 있고 필름과 비슷한 성질을 띠어 힘을 주어도 부러지지 않고 구부러진다. 코오롱인더스트리와 SKC가 상용화를 두고 경쟁하고 있다. 봉지 층은 유리 대신 얇은 실리콘 막과 아크릴 막을 여러 겹 겹쳐 만든다.

 

디스플레이를 감싸는 강화 유리도 다른 것으로 교체해야 한다. 기존 스마트폰은 미국 코닝이 생산하는 특수 유리인 '고릴라 글라스'를 주로 썼다. 이 글라스는 디스플레이를 외부 충격으로부터 보호하고, 스마트폰을 조작할 때 사용자의 터치감을 좋게 하는 역할을 했다. 폴더블 폰에서는 고릴라 글라스만큼 충격을 잘 흡수하면서도 접거나 구부릴 수 있고, 유리와 비슷하게 감촉도 매끄러운 물질이 필요하다. 이 새로운 소재로도 '투명 폴리이미드 필름'이 거론된다. 층과 층 사이를 연결하는 접착제도 바뀌어야 한다. OLED 디스플레이를 접게 되면 바깥쪽에 있는 층일수록 바깥쪽으로 힘을 받으면서 늘어나게 되는데, 이때 적당한 접착제가 없으면 각 층이 서로 떨어져 나가기 쉽다.

 

◇기판과 배터리는 크게 변화 안 줘도 될 듯

또 다른 핵심 부품인 스마트폰용 중앙처리장치(AP)와 각종 전자 부품이 들어가는 기판(PCB)도 접힐 수 있어야 한다. 다만 이 부분은 이미 실현돼 있다. 과거 폴더폰 시절 때부터 쓰고 있는 '경·연성 기판'이 그것이다. 이 기판은 접히지 않는 부분은 딱딱한 플라스틱 소재로, 접히는 부분은 부드러운 소재로 돼 있다.

가장 난제로 꼽히는 휘어지는 배터리는 현 단계에서는 개발 계획이 없는 것으로 알려졌다. LG화학 관계자는 "배터리는 손상을 입었을 경우 발화할 가능성이 있기 때문에 가급적 접히거나 구부러지게 만들지 않는 것이 좋다"며 "접히지 않는 부분에 배터리가 위치하도록 스마트폰을 설계하면 된다"고 말했다.