포스텍(POSTECH)은 최수석 전자전기공학과 교수와 박사과정 신준혁 씨 연구팀이 스트레처블 디스플레이 연구의 난제를 해결하고, 균일한 멀티 픽셀 스트레칭 제어 기술을 최초로 개발했다고 10일 밝혔다.
스트레쳐블 디스플레이 기술은 단순히 화면 표시 디스플레이를 넘어 피부처럼 유연하게 늘어나는 인공전자피부 형태의 디스플레이와 센서를 융합한 스트레쳐블 기술로 진화할 것으로 예상된다.
현재 스트레쳐블 기술은 디스플레이 및 전자소자에 사용되는 단단한 소재를 구불구불한 전극으로 서로 연결한 기술을 사용하고 있다. 이러한 구조는 스트레칭 범위와 화소 면적이 제한되고, 스트레칭 시 화면의 균일도와 변화 등에 문제가 있다.
연구팀은 종이접기 기술인 '키리가미(kirigami)'에서 아이디어를 얻었다. 키리가미는 종이를 특정 패턴으로 자르면 평면이 3차원으로 변형되는 기법으로 연구팀은 이를 응용해 소재 표면에 미세한 절개와 패턴을 새겨 소재를 늘릴 때 힘이 고르게 분산되도록 했다. 이를 통해 7×7 화소 배열에서도 모든 부분이 최대 200%(두 배)까지 균일하게 늘이는 데 성공했다.
또 특정 부위에 단단한 구조를 삽입하는 '스트레인 스토퍼'를 적용해 원치 않는 방향으로 늘어남도 효과적으로 제어했다. 이러한 다중 배열화된 픽셀 소자에서의 늘어남이 어느방향과 위치 늘림에서도 서로 균일하게 제어하는데 최초로 성공했다.
연구팀은 여기에 기계적 자극에 따라 자체연신 특성의 소재 중 하나인 색이 변하는 키랄 액정 엘라스토머(CLCE)를 도입, 평소엔 보이지 않던 암호 패턴이 늘어나면 드러나는 '메카노크로믹' 스트레쳐블 디스플레이 형태로 구현했다.
이번 연구는 신축 디스플레이의 구조적 문제를 해결했을 뿐 아니라, 보안·암호화 기술로의 확장 가능성까지 제시한 데 의미가 있다. 향후 입는 전자기기, 유연 디스플레이는 물론, 위조 방지·데이터 보안 분야에서의 응용이 기대된다.
최수석 교수는 “불균일한 변형 문제를 해결함으로써 실리콘이나 고무, 인공 피부 같은 소재의 상업적 활용 가능성이 크게 높아졌다”라며, “향후 스트레처블 광학 소자와 보안 기술 개발에도 기여할 것”이라고 밝혔다.
삼성미래기술육성재단 지원사업과 산업기술평가원 스트레처블 디스플레이 개발 및 스트레처블 실증 기술 개발사업 지원으로 진행된 이번 연구성과는 최근 국제 학술지 중 하나인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈' 뒷표지 논문으로 선정됐다.
포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com
