멀게만 느껴졌던 나노기술이 이미 우리 생활 깊숙이 들어왔다. 머리카락 굵기의 10만분의 1 수준에서 다뤄지는 나노기술이 의약, 가전, 반도체, 화장품, 생필품, 잡화, 자동차, 소재 등 전 산업분야에 적용되고 있다. 특히 과학기술부와 산업자원부 주관으로 오는 8월 24일 일산 KINTEX(킨텍스)에서 개최되는 ‘나노코리아 2005’ 행사는 나노기술의 상용화와 미래 전망을 한눈에 볼 수 있는 자리가 될 전망이다. 본지는 이 행사에 앞서 인간 생활에 적용되는 나노기술들을 찾아 시리즈로 다룬다. [편집자 註]

나노기술이 휴대폰, MP3, 디지털카메라 등 모바일 기기 화면에 적용된 데 이어 수년 내에는 TV시장까지 손을 뻗칠(?) 태세다.

IT용어로 디스플레이는 데이터를 시각적으로 보여주는 표시장치를 의미하는데 TV화면부터 디카*휴대폰*MP3의 창, 컴퓨터 모니터에 이르기까지 종류는 다양하다.

특히 휴대폰이나 MP3 등에 사용되는 모바일용 소형 디스플레이는 이미 수년 전부터 나노기술이 제품에 접목돼 왔다. 바로 OLED(유기발광 다이오드)라는 차세대 디스플레이 제작에 사용한 것이다.

이 기술은 삼성전자, 삼성SDI, LG전자, LG필립스LCD, LG화학 등 국내 대기업이 선도하고 있다.

휴대폰 겉창과 속창은 ‘OLED’

OLED가 구체적으로 어디에 쓰이고 있는지 알아보자. 우선 휴대폰을 보면 겉과 속에 각각 창이 있다. 겉창에는 시간, 상대방 전화번호 등이 나타나고 속창에서는 동영상이나 인터넷 화면 등을 볼 수 있다. 이런 창(화면)을 만드는 데 나노기술이 적용되고 있다.

여기에는 OLED(유기발광 다이오드)라 불리는 디스플레이가 사용되는데, 이 디스플레이는 각각 10~20나노 두께를 가진 7개 층과 유리(Glass)층과의 결합으로 구성돼 있다. 7개 층은 빨간색-녹색-파란색 등의 색깔 조합으로 화면색을 나타내는 층부터 전자신호를 주고받는 층까지 다양한 층으로 구성돼 있다.

이런 7개 층을 만드는 방법을 보면 각 층을 이루는 유기성분이 담긴 분사 노즐은 뜨거운 열을 받으면 마치 분무기에서 물안개가 뿌려지듯 유기성분을 발사해 기판을 얇게 코팅한다. 이때 코팅되는 두께가 10-20나노. 이어 또다른 유기성분들이 순서대로 해당 코팅면 위에 뿌려진다. 이 작업은 진공상태에서 이뤄지는데 작업이 끝나고 상온 상태로 나와 식고, 또 하나의 전기신호층과 결합하면 OLED 디스플레이가 완성된다.

OLED는 전기신호층이 화면색을 구현한 방법에 따라 수동형(PM)과 능동형(AM)이 있는데 현재는 수동형이 휴대폰, MP3를 비롯한 모바일 제품에 적용되고 있다.

수동형은 바둑판 형태로 라인을 직각으로 결합시킨 후 라인별로 전기신호를 흘려 색을 구현하도록 하는 데 반해 능동형은 각 픽셀(화소)에 트랜지스터 기능을 부가해 픽셀마다 독립적으로 색을 나타내는 방식이다.

수동형은 전기신호가 흐르는 라인이 길어질 경우 전기저항이 커져서 색깔을 제대로 나타낼 수 없기 때문에 현재 휴대폰 안창과 바깥창, MP3, 등에 사용되는 2인치 미만의 디스플레이에 사용된다. 수동형 기술은 아무리 진화한다고 해도 전기저항 때문에 모바일 기기 적용으로 한정될 것이다.

OLED, 박찬호 강속구 잔상 없이 구현가능

반면 능동형은 각 화소가 독립적으로 활동하기 때문에 30인치, 40인치 이상 크게 만들어도 문제가 없다. 현재 삼성전자가 능동형 기술로 세계 최대 크기인 40인치 OLED TV를 선보였다. 이에 앞서 LG필립스LCD가 LG전자와의 공동개발로 20.1인치 OLED를 개발한 바 있다.

OLED의 특징은 전기를 연결하면 스스로 빛을 내는 자(自)발광 물질로 돼 있어 LCD처럼 뒤에서 빛을 쏴주는 백라이트(back light)가 필요 없다. 따라서 현재 양산되는 LCD(액정 디스플레이)의 1/3에 불과한 책받침 두께 정도다. 또한 자발광 물질 때문에 전력소모도 LCD의 1/2수준이라고 한다.

OLED는 구부리면 휘어지는 특성도 있어 곡면TV도 얼마든지 만들 수 있다. LCD보다 동영상 구현능력도 100배나 뛰어나다고 업계 측은 설명한다. 즉 박찬호의 시속 150km가 넘는 공을 LCD화면에서 보면 군데군데 그림자가 생기면서 잔상이 남지만 OLED는 이 현상이 일어나지 않는다고 한다. 현장감이 살아나는 것이다.

색깔 대비(콘트라스트)도 LCD에 비해 2배 이상 좋아 화면이 선명하고 뚜렷하면서도 편안한 영상을 즐길 수 있다고 한다. 화면을 옆에서 봐도 앞에서 본 것처럼 화질이 변하지 않는다.

OLED-TV, 2008년 시장에 나올 전망

이런 장점에도 불구하고 업계는 2008년이나 돼야 능동형 OLED TV가 시장에 나올 것으로 전망하고 있다. 현재 LCD-TV의 대량생산에 따른 가격경쟁력이 당분간 지속될 것이기 때문이다. 또한 OLED디스플레이의 100% 국산화를 위해서는 OLED의 8개 층을 이루는 유기성분의 국산화가 이뤄져야 한다. 즉 나노소재 분야의 분발이 요구된다 하겠다.

삼성SDI는 내년에 능동형 OLED를 휴대폰 등에 적용해 시판을 시작하고 그 후에는 PDA나 DMB단말기에 적용한다는 방침이다.

한편 SNU프리시전, 나노시스템 등 국내 중소기업은 OLED와 같은 디스플레이의 두께 등을 나노 단위까지 정확하게 측정하고 오차를 찾아내는 기기를 개발해 기술 지원하고 있으며, 세메스와 같은 OLED 부품*장비업체가 OLED의 국산화에 기여하고 있다.

시장조사기관인 아이서플라이에 따르면 올해 세계 OLED시장은 6억1천500만 달러에서 2011년 29억 달러로 연평균 29% 가량 성장할 것으로 추산하고 있다. 국내 대기업이 향후 급성장할 OLED시장에서 어떤 성적을 기록할지 주목된다.