멀티미디어 기기 위한 지능형반도체 및 SW

“UH DTV를 내 손 안에”

ICT 제품 경쟁력의 핵심, 지능형반도체 및 SW

시스템반도체는 스마트폰, 스마트TV, 지능형자동차 등 각종 ICT 융합제품의 핵심 부품이다. 시스템반도체의 경쟁력은 곧 ICT 융합제품의 경쟁력이라고 할만큼 시스템반도체가 차지하는 비중이 점차 증가하고 있다. 

최근 지능형서비스에 대한 수요가 대두됨에 따라 시스템반도체는 ‘지능’의 구현에 필요한 고도의 연산과 학습 기능을 갖추도록 진화 중이다. 이러한 지능형반도체의 신규 부가가치 창출 및 시장 경쟁력 강화를 위해서는 소프트웨어와의 융합이 필수적이다. 본 연구는 멀티미디어 기능을 갖는 ICT 융합제품에 적합한 지능형반도체 및 소프트웨어에 대한 원천기술을 확보함으로써 지능형 멀티미디어 서비스를 반도체 수준에서 실현하는 것을 목표로 했다.

세계가 공유하는 지능형반도체 및 SW 기술 

최근 UHD TV의 등장 이후에 스마트폰에서도 UHD TV와 동일한 해상도의 멀티미디어 영상을 재생할 수 있게 됐다. 비록 스마트폰의 화면 크기는 작지만 스마트폰에서 재생되는 멀티미디어 영상은 유선 혹은 무선으로 UHD TV에 연결하여 재생할 수 있다. 하지만 UHD 영상 재생은 매우 많은 양의 계산이 필요하며, 스마트폰과 같은 소형의 ICT 융합제품은 UHD 영상 재생을 위해 필요한 연산 기능을 지능형반도체에 의존할 수밖에 없다. 

본 연구에서는 UHD 영상 재생 및 저장을 위해 필요한 멀티코어 기반 지능형반도체 핵심기술을 개발하고, UHD 영상 재생 알고리즘 및 기술을 국제 표준으로 제안 및 채택시킨 바 있다. 스마트폰과 같이 전력 소모량에 민감한 ICT 융합제품을 위해 저전력 지능형반도체 설계 및 검증기법에 대해 연구했다. 

이와 더불어 본 연구에서는 멀티미디어 ICT 융합제품에 대한 지능형 서비스를 구현하기 위해 카메라를 사용, 사용자의 동작을 인식하는 기술을 개발함으로써 대화형 서비스가 가능하도록 했다. 또한 고품질 대용량의 멀티미디어 영상에 대한 고성능 저장장치를 개발하고 관련한 지능형반도체 및 소프트웨어 소스 코드를 공개함으로써 전 세계 연구개발자들에 대한 오픈소스 커뮤니티를 육성 및 지원하고 있다.

UHD 단계를 넘어 VR 시대로 도약 

최근 UHD TV의 보급이 시작됨과 동시에 VR이라는 새로운 멀티미디어 기기가 등장했다. UHD TV에서 영상 저장 및 재생과 관련하여 개발된 많은 핵심 기술은 VR 제품 개발에도 적용될 수 있다. 하지만 과거 UHD TV가 단시점의 정적 영상을 재생한다면, VR은 다시점의 동적 영상을 재생하는 것으로 영상 저장과 재생에 관련한 기술 수준이 한 단계 더 진화해야 한다. 본 연구를 통해 개발된 시스템반도체 및 소프트웨어 기술을 더욱 발전시켜 VR 시스템에 필요한 지능형반도체에 적용이 가능할 것으로 보이며, 향후 AR 시스템에 이르기까지 그 활용처는 매우 다양할 것으로 판단된다. 스마트폰과 스마트TV에서 세계 시장을 장악했듯이 이제는 VR·AR·AVR 시장에서도 세계적 경쟁력을 확보하기 위한 핵심 기술 개발이 필요하다. 

▲ ICT 포럼 행사 참석

▲ SoC 칩설계 및 검증교육 진행

▲ LG전자 산학교류회 진행

차세대 대면적 2차원 전자소재

“2차원 소재 실용화의 징검다리 역할 수행”

2차원 소재의 대면적 합성 및 측정평가 기술 개발 필요 

최근 전이금속 칼코지나이드계(Transition Metal Dichalcogenides/MoS2, WS2, WSe2 등) 2차원 소재가 대체 에너지 기술, 저전력 반도체 기술, 초고속 정보통신 기술, 고성능 센서 기술 등 전략적 기술개발 분야의 전 세계적인 관심과 맞물려 주목받고있다. 

2차원 소재는 두께가 감소함에 따라 양자 제한효과에 의한 전자구조 변화로 밴드갭(band gap) 제어가 가능해 두께에 따른 물성변화를 정밀하게 측정할 수 있는 측정분석기술 개발과 동시에 실제 소자 제작에 쓰이기 위해서 대면적으로 성장시키는 기술 개발이 필요하다. 

대면적·고품질 소재 합성으로 저온 성장기술개발 성공 

2차원 소재는 수직방향으로 수많은 원자층이 반데르발스 결합으로 겹겹이 쌓인 구조를 이루고 있다. 이러한 층상구조는 양자제한효과로 인한 밴드갭의 조절 가능성과 함께 층상구조로 인한 높은 이방성 때문에 다양한 분야에서 활용할 수 있다. 

그러나 이러한 특성을 활용한 소자 제작을 위해서는 대면적·고품질의 소재 합성이 필요하다. 본 연구에서는 원자층 증착 공정(Atomic Layer Deposition, ALD)의 자기제한(self-limitation) 화학반응과 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 이용해 고품질 대면적(4인치)의 이황화몰리브데늄(MoS2) 소재를 합성하는 데 성공했다. 

2차원 소재의 물성은 적층 두께에 따라 크게 변화하는데 새로 개발된 ALD 공정은 합성온도 조절을 통해 층수를 조절할 수 있는 장점을 갖는다. 또한 단일층 2차원 소재의 두께를 측정·평가할 수 있는 새로운 광측정 기술을 개발해, 4인치 면적의 90% 이상에서 균일한 단일층으로 성장했음을 확인했다. 또한 저온 CVD 공정을 개발해 250℃의 낮은 온도에서 MoS2를 층수 조절하며 성장시키는 데 성공했다. 저온 성장기술은 반도체 후공정의 온도를 낮출 수 있어 높은 온도에 의한 금속접합 부위에서 발생할 수 있는 문제를 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 

▲ 층수균일도 광측정 기술 개발

2차원 소재의 기초연구에서 산업화 징검다리 

본 연구에서 개발한 2차원 소재의 대면적 합성기술은 현재 실험실 차원의 가능성을 확인하는 연구에서 향후 실용화 및 산업화로 나아가는데 중요한 징검다리 기술이 될 것이다. 기업체와 협력을 통해 본 연구에서 제작한 대면적 MoS2 소재를 이용한 NO2, NH3 가스 검출기 개발로 실용화를 추진할 예정이며, 그밖에 유연·투명 전자소자, 광학 소자(LED·태양전지), 열전 소자, 분자 검출 소자(화학/바이오) 등에 활용이 가능할 것으로 예상된다. 

▲ 층수 조절된 MoS2 2차원 소재 합성

2차원 소재 시대 개막 

그래핀은 2004년 발견된 이래 단일 소재로는 2014년 2천만달러 규모의 시장을 형성했으며, 2024년에는 3억9천만달러 규모의 시장을 이룰 것으로 예상되고 있다. 현재까지 다양한 2차원 소재가 발견돼 활발히 연구 중이며 시장 규모는 그래핀을 훌쩍 뛰어 넘을 것으로 보인다. 특히 반도체 물성을 가지는 고품질 칼코지나이드계 2차원 소재의 대면적 합성기술을 확보하면 기존 실리콘 기반 산업에서 구현이 불가능한 신개념 유연 전자소자, 초경량 태양전지, 웨어러블 디바이스, 초고속·대용량 메모리 소 자 및 고효율 열전소자 등 새로운 시장을 개척할 수 있을 것으로 기대한다.

▲ 마이크로디바이스 기반 MoS2 열전도도 측정 기술

스마트 모바일기기용 전력관리 IC

“저전력·고효율의 스마트기기 사용자 효용성 증대” 

고성능 스마트 모바일기기 사용 시간에 대한 소비자 불만 증가 

현재 스마트 모바일기기 시장은 스마트폰 및 태블릿PC 기기의 사용이 보편화됨에 따라 고성능 스마트 모바일기기에 대한 소비자들의 요구가 꾸준히 증가하고 있다. 또한 이에 따라 고성능 애플리케이션 프로세서 및 고화질 디스플레이 등 고성능 부품을 적용한 스마트 모바일기기의 개발이 늘어났다. 그러나 고성능 부품을 내장한 스마트 모바일 기기의 경우, 기기의 소비전력 증가로 사용 시간이 줄어들면서 이에 대한 소비자의 불만이 늘어나고 있어 고성능 스마트 모바일기기의 사용 시간을 늘릴 수 있는 효율적인 전력관리 통합 솔루션 개발이 필요하다.

저전력·고효율의 스마트 모바일기기 전력관리 솔루션 

스마트 모바일기기용 전력관리 IC는 기기 내 고성능 부품의 표준 소비 전력의 증가로 인해 발생 하는 배터리 사용시간의 단축과 같은 문제점을 해결하기 위한 핵심 부품이다. 또한 이는 주요 인터페이스 및 다양한 기능의 통합화 구현과 함께 개별 IP들의 효율, 성능 등을 개선한 제품이기도 하다. 본 기업은 과제를 진행하면서 개발한 IP 및 제품들에 대한 각종 지식 재산권을 확보함과 동시에 과제 종료 후 매년 지속적으로 지식재산권을 유지 및 관리 중에 있으며, 신규 사업화 및 개발 진행에 따른 추가적인 지식재산권 또한 확보할 예정이다. 

한편, 본 사업화 과제는 IP개발 협력(산학 공동연구 및 기업 자체개발)과 제품 상용화(기업 역할)를 통해 기존에 해외기업이 독식하던 전력관리 IC 시장에서 국산화를 이뤄냈고 점차적으로 시장 점유율을 확대해나가고 있다. 특히 최근 상용화된 스마트 모바일기기용 인터페이스 통합형 파워 매니지먼트 IC(IF-PMIC)는 전 세계에서 Maxim (미국), Richtek(대만) 등 해외 소수 기업에서만 제품을 상용화했다. 

본 상용화 제품이 나오기 전까지는 이들 해외 업체의 제품이 전체 시장의 대부분을 차지했다. 또한 각각의 IP(스위치모드 배터리 충전 IC, 통합형 유저 인터페이스 IC, 플래시 드라이브 IC, 배터리 매니지먼트 IC 등)를 상용화했을뿐만 아니라, 다기능 파워 매니지먼트 IC 및 인터페이스 통합형 파워 매니지먼트 IC와 같이 다양한 IP가 내장된 통합 솔루션 형태의 IC를 개발, 사업화에 성공했다. 이는 제품 개발을 통해 국산화에 따른 수입 대체효과 및 매출 확대에 기여했을뿐만 아니라, 제품 선진화를 통해 국내외 다양한 수요처를 확장해 나감과 동시에 기업의 위상도 향상시킬 수 있었다. 

▲ IF-PMIC 구조도

▲ IF-PMIC 레이아웃

산학연 학술적 교류 확대 및 부품 생태계 구축 기여 

본 사업화 과제는 개별 IP를 개발할 때 각 참여기관(학교, 기업)과의 공동연구 및 학술적 교류를 통해 주요 성과들을 이뤄냈다. 향후에도 타 산학연과의 학술적 교류와 함께 기술개발 협력도 강화될 것으로 기대하고 있다. 또한 이러한 성과를 바탕으로 설계, 제조, 구매, 신규 개발 등과 같은 스마트 모바일기기용 부품 생태계(Ecosystem) 구축이 더욱 활성화될 것이며, 안정된 생태계 환경에 기반한 국내 부품업체들의 기술 개발이 촉진되는 것과 같이 선순환 구조가 정착되는 발판이 마련될 것으로 보인다. 

스마트 모바일기기를 넘어 사물인터넷기기로 확대 

본 과제를 통해 거둔 성과(매출 발생 및 증대)를 바탕으로 해외 시장 진입의 발판을 마련함과 동시에 시장 점유율을 확대할 수 있는 계기를 만들었다. 또한 상용화 제품의 경쟁력과 시장 점유율 확대를 바탕으로 해외에서 한국 기업의 위상을 높이고 향후 국외 산학연과의 협력 및 교류도 활성화되는 효과가 예상된다. 

스마트 모바일기기용 파워 매니지먼트 IC 기술은 기존의 스마트 모바일기기뿐만 아니라, 사물인터넷(IoT) 분야로도 사업 영역 확대가 가능하다. 향후에는 기기간 또는 부품간 융합에 기반을 둔 다양한 어플리케이션에 적합한 전력관리 기술들이 지속적으로 개발될 것이다.

▲ IF_MIC 제품

국제표준 트리플 모드 지원 급속 충전 가능한 무선 충전 및 송·수신 칩

“무선 충전 시대 큰 한 걸음 내딛어” 

다양한 무선 충전 기술 필요성 증대 

최근 직접 신체에 접촉하여 각종 정보를 수집하고 정보화할 수 있는 웨어러블 디바이스가 등장하며 차세대 주류인 스마트 디바이스로 거듭나고 있다. 

IoT 환경 속에서 소형의 배터리가 들어갈 수밖에 없어 짧은 배터리 사용 시간을 보이며, 새로운 기능들이 지속적으로 추가되면서 배터리 소모량은 갈수록 증가하는 추세이지만 배터리의 발전 속도는 사용자의 요구를 따라가지 못하고 있다. 이에 따라 다양한 무선충전 기술에 대한 필요성이 증대되고 있으며, 현재의 5W급 무선 전력전송 기술이 2016년 이후에는 산업용기기 등 전력을 필요로 하는 제품분야로 확대될 것으로 예상된다.

트리플 모드 지원과 급속충전이 가능한 무선 충전 시스템 

무선 전력 수신 장치는 무선 전력 송신 장치의 전력 증폭기에서 안테나를 통해 제공되는 전력을 수신해 배터리에서 사용 가능한 DC Power로 변환해 주는 장치이다. 무선 전력 수신의 경우 크게 Active Rectifier, DC-DC 컨버터로 이뤄지며, BLE를 구동하기 위한 LDO 및 각종 Protection 회로, 전압이나 전류 정보 등을 센싱하기 위한 SAR ADC가 포함된다. 

실제 무선 전력 수신의 효율은 Active Rectifier 및 DC-DC Converter에 의해 결정되며, 효율 극대화를 위한 다양한 기법을 적용해 설계를 진행한다. 본 연구에서 국제표준 트리플 모드(A4WP, WPC, PMA) 수신기의 최대 효율은 80.86%로 세계 최고 수준의 효율을 달성했다. 또한 고효율 달성을 위해 Active Rectifier Delay 보상 회로, DC-DC Converter Adaptive Mode Control 등 각 내부 IP에 다양한 기법을 적용했으며, 관련 기술에 대해 국내 특허 출원 1건, 국제 특허 출원 2건의 실적을 보유하고 있다. 앞으로 이러한 연구를 기반으로 IoT 및 모바일 디바이스뿐만 아니라 우리 생활에서 접할 수 있는 다양한 기기에 응용될 수 있는 고효율 및 급속 충전 무선 충전 시스템에 대한 연구에 기여할 것이다. 

▲ 무선 충전 시스템 블록도

에너지 충전의 혁명, 무선 충전 인프라의 시작 

차세대 무선 전력 전송 관련 원천기술 개발에 의한 지적재산권 확보를 기반으로 관련 국제 표준화 단체에서의 주도적 추진을 통해 세계 시장 선점의 발판 마련이 가능하다. 

현재 세계 무선충전 표준인 A4WP, WPC, PMA 표준을 지원하는 트리플 모드 무선충전을 개발, 각 기술이 가진 단점을 극복해내 효율적인 에너지 충전 기술 확보 및 선점을 예상하고 있다. 무선 충전 관련 인프라가 구축된 곳에서는 어떤 표준과도 호환이 이루어지기 때문에 충전 기기의 이동성 보장과 사용자 편의성이 증대될 것으로 보인다. 

▲ 무선 충전 송수신 IC

효율성과 휴대성을 겸비한 무선기술 세상 

무선 충전 시스템은 세계 시장의 경우 2020년까지 52억 달러 규모로 급성장할 것으로 예측되는 등 넓은 시장성을 가지고 있다. 최근 중국 기업이 약진하는 가운데, 전량 수입에 의존하고 있는 무선 충전 IC의 국산화를 통해 제조원가 절감 및 보급률 향상에 기여할 것으로 기대를 모으고 있다. 트리플 모드 무선 충전을 통해 효율적인 에너지 충전기술 확보 및 선점이 예상된다.

▲ 무선 충전 송수신 시스템 테스트보드

정보통신시스템에 사용되는 핵심 아날로그IP 기술

“아날로그IP 100% 전면 국산화 실현” 

미래 전자산업의 필수 요소, 시스템반도체 

가전, 자동차, 조선, 의료산업 등에서 이뤄지고 있는 IT융합 현상과 스마트폰, 태블릿PC 같은 고부가 가치 모바일 기기의 확산으로 시스템반도체에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 

그러나 국내 개발 환경은 전문 인력 등의 부족으로 그 수요에 미치지 못하고 있다. 이러한 산업구조의 한계를 극복하고 스마트폰, DTV, 자동차, 바이오, AI, 로봇 등 첨단 시스템 분야의 경쟁력 유지 및 강화를 위해서는 핵심 아날로그 IP 설계기술 확보를 통한 시스템반도체 산업의 육성이 필요하다. 

현장 밀착 및 쌍방 교류형 연구로 산업 맞춤형 기술개발 

특히 팹리스(반도체 설계와 개발)기업-파운드리(반도체 생산)기업-대학 3자 간의 실질적인 소통을 통해 실제 산업현장에서 필요로 하는 ADC, 고속 인터페이스, PAM, 메모리, PMIC, 전력반도체소자 등 각종 아날로그 IP를 산업 맞춤형으로 개발했다. 

이러한 긴밀한 기술협력을 통해 대학 원천기술의 기업 이전 완성도를 확보하는 동시에 개발된 핵심 아날로그IP의 적극적인 기술이전을 통해 아날로그IP의 국내 생산 확산 및 해외 수출에 적극적인 지원을 하고 있다. 

일례로 본 연구 참여교수들은 모바일/웨어러블 스마트 기기, 첨단 자동차, 휴대용 의료기기 등 각종 시스템에 적용 가능한 핵심 ADC IP를 세 차례에 걸쳐 참여기업인 세미솔루션에 기술이전 한 바 있다. 또 한 USB 2.0 및 3.x 반도체를 통해 USB에서의 읽고 쓰는 시간을 크게 단축시키기도 했다. 

시스템반 도체 분야의 핵심기술인 아날로그IP는 필요로 하는 IP의 적기 확보가 상용화의 성패를 결정하는 중요한 경쟁력이므로 이와 같은 현장밀착형 연구개발이 산업 전체의 성패를 가르는 중요한 전략이라고 할 수 있다. 

6년의 사업기간 동안 특허 231건(출원 143, 등록 88), SCI논문 142편, 배치설계 등록 300건, 시제품 개발 335건, 기술이전 계약 74건, 입금 87건(총 1,065백만 원)의 성과를 달성했다. 한편, 6년의 연구기간 동안 600명가량의 인력을 교육시켰으며, 그 중 190여 명의 팀장급 아날로그IP 설계인력을 현장에 배출시켜 항상 고질적인 문제였던 현장 설계인력 부족을 해소하는 데 크게 기여했다.

▲ 칩 레이아웃

미래 IT융합 기술의 원동력 

전자제품은 점점 여러 기능이 융합되는 형태로 진화하고 있다. 따라서 반도체 산업도 ‘융복합 반도체’로 그 흐름이 변화 중이다. 반도체기술과 통신기술을 융합한 컨버전스 고도화, 자동차와 로봇, 바이 오테크놀로지, 홈 네트워크, AI, 보안 등의 기술흐름을 시스템반도체가 주도하고 있는 것이다. 

시스템반도체 기술의 발전은 통신기술과 더불어 사회의 정보화를 촉진시키는 촉진제 역할을 하게 되며 자동차, 에너지 등 타 산업의 기술력을 뒷받침하여 발전의 원동력이 된다. 그리고 산업 융합을 가능 케 함으로써 새로운 산업 생태계의 형성을 통해 신사업 창출을 견인하게 한다. 

▲ 측정용 보드

▲ 측정결과

국내 반도체 산업 구조개선, 시스템반도체의 전면 국산화 

시스템반도체 개발에 있어 필수적인 아날로그IP 설계인력 양성을 통해 메모리반도체로 편중된 국내 반도체 산업의 구조를 개선하고, 시스템반도체 기술의 국제 경쟁력을 향상시킬 것이다. 다양한 아날로그 IP 제품군을 보유한 국내 파운드리 회사와 휴대전화·DTV 등을 생산하는 글로벌 세트업체의 협력 개발을 통해 시스템반도체 개발에서 시너지 효과를 기대하고 있다. 

또한 현재 수입에 대부분 의존하고 있는 시스템반도체의 국산화를 통해 시스템반도체의 가격경쟁력을 확보하고 수입 대체를 넘어서 수출 증대를 통한 국가 산업 경쟁력 제고를 기대한다. 이와 함께 확보한 설계 기술을 통해 차세대 첨단 시스템 사업 (바이오, 에너지 등)으로의 기술 확장이 가능해지며 이를 통한 국가 산업의 신성장동력 확보, 수출 및 고용창출 효과까지 거둘 수 있을 것이다. 

세계 최초 ‘꿈의 신소재’ 그래핀 응용 OLED 패널 기술 확보

“유연한 OLED 디스플레이 구현의 진일보” 

쉽게 휘어지는 미래 디스플레이 주목 

2004년 처음 발견된 그래핀은 많은 연구자로부터 꿈의 신소재로 주목받았다. 2010년 영국의 노보 셀로프 교수가 그래핀 연구로 노벨물리학상을 수상하며 그래핀 자체의 우수한 특성(높은 물리적 강도, 우수한 전기전도성, 높은 유연성 등)이 학술적 연구뿐 아니라 산업적으로도 관심을 받게 됐다. 

아울러 플렉시블(Flexible) 한 미래 디스플레이를 구현하기 위해 기존의 ITO 전극과 무기물 방지막을 대체하는 플렉시블 디스플레이 기술 개발의 절실한 요구를 해결하기 위해 그래핀 소재의 OLED 디스플레이 전극 및 방지막 응용기술 개발에 매진했다. 그래핀의 우수한 특성을 기반으로 대한민국이 세계 최고 기술을 가지고 있는 차세대 디스플레이인 OLED 기술에 새로운 창조 기술 트렌드인 유연하게 구부러지는 기능성을 부여하기 위한 그래핀의 가능성을 연구하게 됐다.

대면적 OLED를 위한 그래핀 소재·공정패널 기술 

그래핀을 투명전극으로 이용한 OLED를 실험실에서 작은 크기의 실험소자 형태로 제작해서 학회나 논문으로 발표한 학술적인 결과는 있었지만, 이를 디스플레이 산업에 적용해 제품을 만들 수 있는지 검토하거나 대면적의 OLED 패널을 구현할 수는 없었다. 

그래핀을 디스플레이 산업에 적용하기에는 어려운 점들이 많았지만, 터치패널, 배터리, 센서와 태양전지 등 다른 응용분야에서 먼저 성공하며 가능성을 보여주기 시작했다. OLED 디스플레이에 적용하려면 투명전극의 기본적인 면저항, 투과도 요건 뿐 아니라 대면적의 균일한 필름제작, 디스플레이 공정적합성, OLED와의 호환성 등 해결해야 할 어려운 문턱들이 많았다. 

그러나 큰 규모의 국가과제 안에서 각자 다른 과제를 주관하고 있던 한국전자통신연구원(ETRI)과 한화테크윈이 손을 잡으며 그래핀 OLED 디스플레이 응용기술도 한발 나아갈 수 있게 됐다. 디스플레이 공정에서 요구하는 OLED 제작을 위한 기판 위에 그래핀 전극을 제조하는 전사기술, 디스플레이 픽셀을 만들기 위한 선택적 전극 패터닝 기술과 OLED 발광층 구성 기술 등을 확보해 학문적인 연구 단계를 넘어 산업적으로 구현이 가능한 기술을 확보했다. 또한 그래핀의 특성은 전기적·광학적으로 OLED 디스플레이의 투명전극의 요구 목표를 만족시킬뿐 아니라, 투습율 방지막 요구 목표를 10-2g/ m2/day로 달성했다. 

▲ 그래핀 전극 적용 OLED 시연 (10x7mm 화소)

▲ 그래핀 전극 적용 OLED 패널 시연

(40x40mm 크기)

미래 응용기술의 핵심, ‘꿈의 신소재’그래핀 개발 

탄소원자로 이루어진 그래핀은 두께가 원자 1개의 크기 정도로 아주 얇은 막이다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체의 실리콘보다 전하 이동도가 높다는 특성을 가지고 있다. 

또한 강철보다도 강한 내구성과 높은 열 전도성, 그리고 탄성이 높아 눌리거나 구부려도 전기적 성질을 유지하는 혁신적인 소재로 알려져 있다. 이러한 그래핀 소재의 특성은 대한민국이 세계를 선도하고 있는 OLED 디스 플레이가 가져야할 차세대 미래 응용기술의 핵심이다. 학문적 연구수준에서 한 단계 진일보하는 그래핀 특성을 획기적으로 높이고, 소재의 균일도, 공정성, 그리고 OLED 구조 적용까지 많은 이슈들을 극복하는 기술을 개발해 ‘꿈의 신소재’로써 자리매김할 수 있을 것이라고 확신한다. 

▲ 그래핀 소재 합성 모식도

제조업 강국으로 제2의 도약 

국가적인 핵심기술인 디스플레이는 LCD 기술혁신을 통해 한국이 세계적인 디스플레이 강국이라는 인식을 확고히했다. 새로운 기술 트렌드이자 차세대·고품질 디스플레이로써 OLED의 기술 개발이 절대적으로 요구되고 있는데, OLED에서 대형화를 통한 TV의 소재, 소자 및 공정기술은 이미 세계를 주도하고 있으며 새로이 요구되는 OLED 모바일기기에서 차세대 기술로서 필수적인 플렉서블한 특성을 가지는 전극 및 방지막 소재·공정개발에서 그래핀 소재의 응용 가능성을 본 연구를 통해 한 단계 높였다. 

단기적으로는 foldable phone에서부터 장기적으로는 rollable phone까지 전극과 방지막 기술 이슈들을 해결할 수 있는 차세대 소재 기술로서 그래핀 소재 연구 확대를 위한 기폭제로 작용할 것이다. 기술의 숙성화가될 즈음에는 다시 한 번 LCD에서 보여주었던 세계 1등 기술을 선보일 것이다. 이를 통해 소재, 장비, 공정기술 등을 아우르는 디스플레이 제조 강국으로서 발돋움 할 수 있을 것으로 확신한다.