[대한민국 희망 프로젝트]<559> 잉크젯 프린팅 기술

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# 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 프린터는 다양한 분야에서 사용됩니다. 종이에 글씨나 이미지를 인쇄하기 위해 가정, 학교, 사무실 등에서 사용하는 잉크젯 프린팅 기술은 디스플레이나 반도체 같은 최첨단 산업에서도 사용되고 있습니다. 특히 최근에는 디스플레이 시장에서 잉크젯 프린팅이 차세대 공정 기술로 떠오르고 있습니다. 생산 비용과 시간을 절약할 수 있는 강점이 한 몫 합니다.

Q : 잉크젯 프린팅 기술이 무엇인가요?

A : 잉크젯 프린터, 레이저 프린터 등 다양한 프린터 기술 종류에 대해 들어보셨을 겁니다. 잉크젯 프린팅은 아주 작은 용액을 전기나 자기에서 나오는 압력으로부터 초당 수백번 수준으로 분사해 원하는 무늬를 만드는 기술을 뜻합니다.

일반 잉크젯 프린터 내부를 살펴보면 잉크가 담겨있는 통이 있지요. 이 재료 공급부와 연결된 헤드 부분에서 용액 재료를 분사합니다. 원하는 무늬를 새길 수 있도록 헤드 분사를 제어하는 소프트웨어와 관련 전자회로, 헤드를 이동시키는 역할을 담당하는 이송장치 등으로 구성돼 있습니다.

잉크젯 프린팅의 대표 응용 분야는 사무용 컬러 프린터이지만 다양한 재질의 필름에도 원하는 무늬를 새길 수 있습니다.

또 반도체, 디스플레이 분야에서도 잉크젯 프린팅 기술을 사용하고 있습니다. 전자제품 구동 회로가 집적돼 담겨있는 인쇄회로기판(PCB), 터치스크린, 태양전지, 바이오 등이 적용 가능한 분야로 꼽힙니다. 여러 기술 방식의 반도체 패키지 분야에도 적용할 수 있다고 평가받습니다.

현재까지 전자산업 시장에서 잉크젯 프린팅 기술 개발이 가장 활발한 분야는 디스플레이입니다. 액정을 도포하거나 컬러필터를 만드는데 잉크젯 프린팅 기술이 사용됐습니다.

Q : 왜 잉크젯 프린팅이 차세대 디스플레이 공정 기술로 각광받나요?

A : 잉크젯 프린팅 기술 연구개발(R&D)은 유기발광다이오드(OLED)가 제품으로 시장에 등장하면서 더욱 활발해졌습니다. 삼성전자는 OLED TV를 연구개발하면서 잉크젯 프린팅 기술 도입을 함께 고려한 적이 있습니다. 2010년에 잉크젯 방식으로 OLED를 프린트한 19인치 OLED TV 시제품을 공개하기도 했습니다. 일본 세이코도 2009년에 잉크젯 프린팅을 이용해 14인치 OLED 패널을 선보였습니다.

삼성전자가 2010년 잉크젯 프린팅 방식으로 선보인 19인치 TV 시제품.

세계 최초로 TV용 대형 OLED가 생산된 것은 2013년부터입니다. 한국 LG디스플레이가 현재도 세계서 유일하게 대형 OLED를 생산하고 있습니다. 하지만 잉크젯 프린팅이 아닌 증착 기술을 사용하고 있습니다.

이를 감안하면 상당히 초기부터 잉크젯 프린팅 기술을 디스플레이에 접목하는 노력이 있던 셈입니다. 이는 잉크젯 프린팅 방식이 증착 방식보다 재료 사용량이 적고 디스플레이 생산에 걸리는 시간도 줄일 수 있는 장점이 있기 때문입니다.

증착 기술은 가루 형태의 OLED 재료에 높은 열을 가해 곧바로 기체로 만드는 방식입니다. 분말을 기체로 만들다보니 400~500℃ 가량의 상당히 높은 온도를 가해야 합니다. 이렇게 높은 온도에서 안정적으로 적녹청(RGB) 화소를 형성하려면 기술 난도가 상당한 여러 장비가 필요합니다.

잉크젯 프린팅을 사용하면 고열을 가하지 않고도 종이에 인쇄하듯 잉크젯을 이용해 디스플레이 기판에 화소를 형성할 수 있습니다. 제작에 걸리는 시간을 줄일 수 있게 되지요. 원하는 부분을 특정해 프린트할 수 있으니 재료를 효율적으로 사용할 수 있습니다.

Q : 잉크젯 프린팅 기술이 디스플레이 시장에서 대세가 될까요?

A : 현재 잉크젯 프린팅 기술은 스마트폰 등 중소형 플렉시블 OLED를 만들 때 일부 적용되고 있습니다. 수분과 산소에 취약한 유기 재료를 보호하기 위해 얇은 막을 형성하는 공정에서 쓰입니다.

증착 공정 대신 잉크젯 프린팅 기술을 사용할 가능성이 높아졌지만 아직 해결해야 할 점이 많습니다. 용액 형태의 재료 성능과 수명도 더 끌어올려야 하고요. 잉크젯으로 재료를 분사하는 기술도 더 안정화하기 위한 연구가 필요합니다.

잉크젯 프린팅은 TV 같은 대형 디스플레이를 생산하는데 효율적인 기술로 평가받습니다. 최근 가정용 TV는 점점 커지고 있는데요, 과거 40인치대가 주류였다면 이제는 50인치대를 넘어 60인치대 시장이 빠르게 성장하고 있습니다. 더 큰 디스플레이를 더 저렴하고 빠르게 생산할 수 있으니 분명 장점이 있습니다.

◇Why 책과 인쇄술, 조영선 지음, 예림당

디지털 시대에서 변화하는 책과 인쇄술을 이해하기 쉽게 만화 형태로 구성했다. 최초로 금속 활자를 발명한 구텐베르크 등과 만화 속 주인공들이 함께 모험하며 책과 인쇄술 관련 역사를 배워나간다.

◇4차 산업혁명을 이끌 미래 인쇄전자 산업분석 보고서, 비피기술거래 지음, 비티타임즈 펴냄
디스플레이, 센서, 태양전지 등에서 기존 공정을 대체하는 인쇄전자 기술 현황을 살펴볼 수 있다. 세계적으로 성장하는 인쇄전자산업 각 분야와 국가별 현황을 담았다.

배옥진 디스플레이 전문기자 withok@etnews.com