▲ 김대형 서울대학교 화학생물공학부 교수가 13일 오전 서울 소공동 롯데호텔에서 열린 한국생산성본부(KPC) 주최 ‘정갑영과 함께하는 신산업혁명 프로그램, 2017 CEO북클럽’의 네 번째 강사로 강연하고 있다.[사진촬영=정소양 기자]ⓒ뉴스투데이

 
(뉴스투데이=정소양 기자)
 
4차산업혁명의 총아인 웨어러블 디바이스의 다양화…QLED 기술의 상용화가 관건
 
LG전자는 OLED, 삼성전자는 QLED에 각각 집중…“삼성전자 미래가 더 밝아” 
 
2008년 쓰촨성 대지진은 과학 기술이 발달했음에도 불구하고 인간이 얼마나 많은 예측불가능성을 갖고 살아가는지를 다시 한 번 일깨워주었다. 대지진이 발생했을 때 들쥐들은 본능적인 ‘육감’으로 지진을 피해 도망갔지만 ‘기술’의 지배자인 인간은 고스란히 피해를 입어야 했다.
 
이처럼 현재 기술로는 예측 불가능한 것이 너무나도 많다. 들쥐보다 못한 기술력이라고 해도 과언이 아니다. 현재 5mm의 췌장암은 발견 가능하지만 1mm는 찾지 못하는 것이 현실이다.
 
모든 인위적인 기술은 자연이 부여한 들쥐의 본능 수준으로 진화하는 것을 목표로 삼고 있다고 해도 과언이 아니다.
 
김대형 서울대 교수의 강연에 따르면 디스플레이 시장에서도 LCD나 OLED가 인위적 기술의 수준이라면 QLED는  들쥐의 본능적 육감 수준에 도달한 기술이라고 볼 수 있다. 김 교수는 땀샘 당 측정기라는 웨어러블 디바이스의 디스플레이와 관련해 설명하면서 “차세대 디스플레이 선두주자는 QLED가 될 것”이라고 말했다. 땀 샘 당측정기와 연관시켜 새로운 기술혁명을 소개한 것이다.
 
LCD는 Liquid Crystal Display의 약자로 액정표시장치를 말한다. LCD는 스스로 발광하지 않기 때문에 전력을 거의 소비하지 않는다. 그렇기 때문에 백라이트가 없는 LCD를 주로 사용하는 휴대용 계산기의 경우, 작은 태양광 패널이나 저용량 배터리 만으로도 긴 수명을 갖는다. 스스로 빛을 내지 않기 때문에 대부분의 LCD의 경우 후면에 백라이트를 두고, 전면에 액정을 두어 액정이 전기신호에 따라 빛을 차단하거나 통과시키는 방식으로 빛을 낸다.
 
OLED는 Organic Light Emitting Diode의 약자로 유기발광 다이오드라고 말하기도 한다. OLED는 형광성 유기 화합물에 전류가 흐르면 빛을 발산하는 자체발광현상을 이용하여 만든 디스플레이로, 빛을 내는 층이 전류에 반응하여 빛을 발산하는 유기 화합물의 필름으로 이루어졌다.
 
QLED는 Quantum Dot Light Emitting Diodes의 약자로, 별도의 광원이 필요하지 않은 자발광 기술이다. 즉, 스스로 빛을 발산하는 것이다. QLED의 구조는 OLED 기술과 매우 유사하지만, 발광층이 양자점(Quantum Dot) 물질로 구성되어 있는 점이 다르다.
 
김대형 교수는 웨어러블 디바이스를 위한 차세대 디스플레이의 필요조건으로 ▲선명함 ▲고해상도 ▲변형성을 꼽았다. 특히 4차산업혁명의 진전에 따라 다양한 종류의 웨어러블 디바이스가 상용화될 경우 디스플레이의 3대 경쟁력은 더욱 중요해진다. 디스플레이가 소형화될수록 그 품질에 의한 차별화에 소비자들은 민감하게 반응할 수밖에 없다는 설명이다.
 
첫 번째 선명함(Vividness)이 웨어러블 디바이스의 디스플레이에서 중요한 이유는 간단하다. 소비자들이 선명한 것을 찾기 때문이다.
 
현재 LCD가 OLED로 많이 바뀌고 있는 추세 역시 이러한 소비자들의 마음을 대변한다. 김 교수는 “OLED가 LCD에 비해 더 얇고 잘 구부러지는 장점이 있지만 가장 큰 장점은 바로 ‘선명도’로 깊은 색감을 표현할 수 있는 데 있다”고 말했다.
 
물감은 RGB(Red，Green, Blue)를 섞으면 검은색이 되지만 빛은 RGB가 섞이면 하얘진다. 즉, RGB가 섞이면 디스플레이가 뿌옇게 돼 흐리멍텅해진다. OLED는 LCD에 비해 컬러 스팩트럼이 넓어 RGB가 섞이는 것을 줄여 더 깊은 색감을 표현할 수 있다는 것이다.
 
최근 디스플레이 시장에서는 OLED와 QLED간의 주도권 경쟁이 뜨거운 관심사이다. 최근 삼성은 퀀텀닷 디스플레이를, LG는 OLED를 밀고 있다. QLED는 OLED보다 더 깊은 색을 표현 가능해 더 화사한 디스플레이를 볼 수 있다. 하지만 김 교수는 “삼성이 광고하는 QD TV는 사실 QLED가 아니다”고 지적했다.
 
현재 삼성에서 광고하는 QLED TV는 퀀텀닷의 포토 루미네선스(photoluminescence)를 이용하는 것이다. 포토 루미네선스란 물질이 빛에 의해 자극 받아 스스로 빛을 내는 현상을 말한다. 즉, 짧은 파장의 빛을 받고 긴 파장의 빛을 내놓는 특징을 활용하고 있어 실제 ‘QLED’와는 다른 것이라고 볼 수 있다.
 
김 교수는 “LG에서 나오는 OLED TV는 진짜 OLED지만 삼성의 QLED TV는 기업비밀이라 말할 수 없지만 완전한 QLED 기술이 아니다”고 덧붙였다. “현재 QLED TV가 나오지 못하는 이유는 공정이 안 되기 때문”이라며 공정 기술의 개선이 필요하다고 설명했다.
 
QLED가 앞선 기술이지만 현실적으로 실현이 되지 못한 단계인 것이다.
 
두 번째로 고해상도(High resolution)를 들 수 있다.  앞으로의 웨어러블 디바이스는 2D에만 머물러 있다면 소비자들의 주목을 얻지 못할 것이다. 그러나 3D 디스플레이를 위해서는 무엇보다 고해상도가 필요하다.
 
사람 눈으로는 360~600 ppi(pixel per inch)까지 구분이 가능하다. 김 교수는 “600ppi이상으로 스마트폰을 만드는 것은 불필요하다고 생각한다”며 “Sharp사가 800ppi의 스마트폰을 만든 것은 사실 이해가 가지 않는다”고 말했다.
 
그러나 최근 VR이 나오면서 ppi의 중요성이 다시금 커졌다. 스마트폰은 2차원(2D)지만 3차원(3D)으로 넘어갈 경우 2500ppi까지 필요로 하기 때문이다. 따라서 VR ppi의 경우 LCD는 어두워지고 OLED는 OLED를 증착하는 공정에 문제가 있어 어려움을 겪고 있는 상황다. “현재는 1100~1500ppi가 목표지만 그것조차 사실 어려움이 예상 된다”고 말하며 앞으로 해결 해나가야할 과제로 꼽았다.
 
세 번째로 변형성(deformability)이다. 최근 커브형 디스플레이가 인기를 누리고 있다. 그러나 휘어지는 것보다는 구부린 상태로 나온 것들이 대부분이다. 김 교수는 “휘어지는 것은 더 어려운 기술”이라고 말했다.
  
웨어러블 디바이스의 디스플레이에 있어서 변형성은 매우 중요한 요소다. 신체의 움직임에 따라 변형이 가능해야 웨어러블 디바이스가 사용자의 정확한 정보를 얻을 수 있기 때문이다.
 
김대형 교수는 “미래기술은 아주 극대화로 늘릴 수 있거나 피부에 붙일 수 있을 정도로 종이처럼 얇은 디스플레이를 만드는 것이라고 생각한다”고 전했다.
 
앞으로 디스플레이 시장은 QLED를 누가 먼저 잡느냐에 달려있다는 게 김 교수의 설명이다.
 
LCD는 배터리가 빨리 소모된다는 점의 문제가 있으며, OLED는 물과 공기에 취약하며 1000ppi를 넘기 어렵다고 생각한다고 말했다. QLED는 OLED에 비해 물과 공기에 훨씬 강하다. 이 점은 삼성이 내구성이 좋다고 말하는 이유이기도 하다. 또한 QLED는 나노입자로 앞서 말한 것처럼 색감이 더욱 좋게 발현된다. 그러나 QLED의 가장 큰 문제는 기술력 부족이다.
 
하지만 김 교수는 앞으로 QLED를 통해 디스플레이를 구부리고 접고 피부에 부착이 가능하게 될 것이라고 말하며 웨어러블 플랫폼의 중요성에 대해 다시금 강조하며 강연을 마쳤다.
 
마지막으로 김 교수는 뉴스투데이와의 인터뷰를 통해 “현재 QLED 시장이 발달하고 있지만 기업들이 QLED를 선택할지는 의문”이라며 “현재 기업들이 갖고 있는 공장들을 폐쇄하면서 까지 QLED의 수익률이 기대될지에 대해선 불확실하다”고 말했다.
 
그러나 김 교수는 “QLED가 더욱 발달 된 기술력은 맞다”며 “앞으로 QLED로 방향을 잡아야 한다”고 전했다. 현재는 QLED를 만들기엔 공정기술이 부족한 상태지만 그는 “얼마전 학회에서 삼성전자 관계자가 2년 안에 진짜 QLED 기술 내 놓겠다”고 말한 바 있어 “그런 점에 있어서 삼성의 미래가 밝지 않을까”라고 전했다.
 
QLED를 상용화해서 시장의 주도권을 장악할 수 있는 총체적 역량은 삼성전자만이 보유하고 있다는 게 김 교수의 판단인 셈이다.