[인사이트코리아=노철중 기자] 디스플레이는 현실에서 매우 다양하고 광범위하게 활용된다. TV 분야에서는 초고화질 경쟁이 치열하고, 휴대폰 분야에서는 접거나 구부릴 수 있는 기술 개발이 활발하다. 가상·증강현실뿐 아니라 최근에는 메타버스 분야도 관심거리다. 미래에는 인간이 생활하는 거의 모든 공간에 디스플레이가 적용될 것이라는 전망이 나온다.

한국정보디스플레이학회 미래전략위원회의 ‘디스플레이 미래 기술 2035’ 보고서에 따르면, 미래 디스플레이는 사람과 사물을 포함하는 모든 공간의 시각정보와 감성을 교환하는 수단으로 발전할 것으로 예상된다.

크고 작은 실내외 구조물과 교통수단의 기구물 등에 마치 살아있는 생명체와 같이 일체화 돼 초고속으로 연결된다. 단기적으로는 건축물, 가구 등의 일부분을 디스플레이로 적용하는 개념에서 복잡한 입체 구조물을 감싸거나 입체 영상을 임의의 공간에 시현하는 개념이 등장할 것으로 보인다. 복잡한 형상에서도 자연스러운 화질이 구현되도록 탈부착 가능 소재와 3차원 영상 설계 등의 새로운 디스플레이 기술과 파장과 주파수를 송수신해 주변 다른 기기들과 정보를 교환하는 융복합 기능을 갖게 될 것이라는 게 전문가들의 예측이다.

이정익 한국전자통신연구원(ETRI) ICT창의연구소 책임연구원(박사)은 20년 넘게 디스플레이를 연구하고 있다. 2017년 ‘에너지 절감형 OLED 조명 기술’로 한국공학한림원 ‘미래 100대 기술과 그 주역’에 선정됐으며, 같은 해 디스플레이의 날 행사에서 산업통산자원부 장관상을 받았다. 최근에는 한국정보디스플레이학회 미래전략위원회 실무위원장으로서 미래 디스플레이 기술을 조망하는 작업을 수행했다. <인사이트코리아>는 지난 4월 28일 이정익 박사와 서면 인터뷰를 통해 디스플레이 기술의 현재 성과와 미래에 대해 이야기를 나눴다.

최근까지 실감소자원천연구본부 본부장을 지냈는데 어떤 일을 하는 곳인가.

“실감이라 함은 영어로는 리얼리티를 의미한다. 최근에 가상·증강·확장현실 등과 같은 다양한 리얼리티가 많은 관심을 받고 있는데, 실감소자원천연구본부는 이를 가능하게 해주는 하드웨어 기술을 개발하는 곳이다. 특히 인간의 오감 중에 시각과 촉각을 재현해 주는 전자소자, 즉 디스플레이와 햅틱소자 기술을 개발하고 있다. 인간이 현실을 보고 느끼는 것과 같은 수준의 가상공간을 구현할 수 있는 디스플레이 기술과 햅틱소자 기술을 위해 지금도 많은 연구원들이 노력하고 있다.”

카이스트에서 화학을 전공하고 OLED 소자 및 패널, 플랙시블 전자소자에 관심이 많은 것으로 알고 있다. 이러한 디스플레이에 관심을 갖게 된 계기가 있었나.

“석박사 과정 때에는 화학과 소속으로 새로운 소재에 많은 관심을 가지고 있었다. 그 당시 지도교수님께서 OLED로 사용될 수 있는 전도성 고분자 소재를 연구하고 계셔서 저도 자연스럽게 OLED 소재를 접하게 됐다. 학위 후에도 OLED 소재에 대한 연구를 계속하기 위해 IBM Almaden Research Center에서 박사 후 연수연구원 과정을 가졌고, 현재의 연구소에 합류하면서 OLED 소재뿐만 아니라 소자와 이를 이용한 패널기술 개발까지 수행했다. 그 당시 OLED 이외에도 FED, 무기 EL 등의 다양한 소자들이 차세대 디스플레이로 연구되고 있었는데, 결국 살아남은 기술이 OLED여서 계속해서 OLED 연구를 할 수 있었다. 유기 소재가 디스플레이의 핵심 소재로 사용되는 것을 직접 보게 된 것은 유기 고분자 화학을 전공한 저로서는 매우 환상적인 경험이었다.”

100대 기술에 선정된 ‘에너지 절감형 OLED 조명 기술’은 어떤 것인가.

“OLED에서 RGB 화소를 만들어 내는 방법이 디스플레이 패널 제조에 있어서 중요한 부분이다. 과거 ETRI에서는 현재 TV용 OLED에 사용되는 백색 OLED와 컬러필터를 이용한 RGB 화소 제조 연구를 한 바가 있었다. 그러다 보니 백색 OLED 기술을 보유할 수 있었고, 이 기술을 디스플레이뿐만 아니라 조명에도 응용할 수 있겠다고 생각했다. OLED는 눈에 편안한 색감을 가지고 있을 뿐만 아니라 플렉시블한 특성으로 다양한 디자인이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 백색 OLED의 고효율화뿐만 아니라 투명광원, 플렉시블 광원을 개발하고 OLED 조명 디자인 공모전 개최 등 다양한 디자인의 조명까지 개발했는데, 이러한 성과를 인정받아 선정된 것 같다. 기대보다는 더디게 OLED 조명 시장이 성장하고 있지만, 언젠가는 중요한 산업으로 자리잡기를 기대한다.”

국가연구실 앤랩(N-Lab)을 통해 ETRI에서 연구 중인 다양한 디스플레이 기술을 기업에 지원하는 일을 했다. 가장 기억에 남는 기술과 기업이 있나.

“2019년 소재·부품·장비(소부장) 공급망 위기가 발생했을 때, 국가출연연구소로서 어떠한 역할이라도 해야겠다고 생각했다. 그 당시 과학기술정보통신부에서는 소부장 위기를 극복하기 위한 N-TEAM, N-LAB, N-Facility를 지정했는데, 디스플레이를 오랜 기간 연구한 부서로서 디스플레이 패널기술 N-LAB으로 지원하게 됐다. 다행히 좋은 평가를 받아서 선정됐고, ETRI가 보유하고 있는 디스플레이 기술을 활용해 중소·중견기업의 지원에 나섰다. 디스플레이 기술이 다양한 연구기관에서 연구되고 있지만, 실제 디스플레이 패널을 제조할 수 있는 곳은 그리 많지 않다. ETRI는 OLED 디스플레이 패널기술을 보유하고 있어서 패널에 사용되는 소재부품을 패널로서 시험·검증할 수 있는 기술을 보유하고 있다. 이 기술을 이용해서 다양한 소재들의 시험·검증을 수행해 주었는데, OLED의 봉지(Encapsulation) 공정에 사용되는 봉지재를 개발하고 있었던 동진쎄미켐을 지원해 주었던 게 기억에 남는다.”

연구성과로 저시력 장애인을 위한 시각증강 콘텐츠 개발했는데 여기에 적용된 OLED 기술은 무엇이며 이 기술이 앞으로 실생활에 어떻게 활용될 수 있나.

“가상·증강현실 기기의 소형·경량화를 위해서 실리콘 반도체 기판을 이용한 초고해상도 마이크로 디스플레이에 대한 관심이 높아지고 있다. 백색 OLED를 연구하고 있었던 저희는 컬러필터를 통해 고해상도화가 가능한 마이크로 디스플레이 기술 개발에 대한 관심을 가지게 됐다. 가상·증강현실의 새로운 생태계는 다양한 기술의 융합으로 가능해지는데, 디스플레이뿐만 아니라 새로운 광학 모듈과 이에 적합한 콘텐츠 개발까지 연계돼 개발해야 한다. 저희는 32:9의 와이드 OLED 마이크로 디스플레이와 이에 적합한 광학모듈을 외부기기업체와 공동연구를 통해 보다 넓은 시야범위를 제공하는 증강현실 기술을 개발했다. 저시력 장애인의 시각을 도와줄 수 있는 기기로 활용될 뿐만 아니라 일반인도 보다 시원한 시야의 디스플레이를 제공하는 증강현실 기기로 사용될 수 있을 것으로 기대한다.”

저온경화형 고해상도 컬러 포토레지스트 및 디스플레이 응용 기술 개발은 세계 최초로 개발된 기술이라고 알려졌다. 이 소재와 기술이 적용되면 어떤 디스플레이 시현이 가능한가.

“OLED 마이크로 디스플레이를 제조하기 위해서는 백색 OLED 상부에 형성할 수 있는 RGB 컬러필터 기술이 필요하다. 보통의 컬러필터는 220도 이상의 고온 공정을 통해 제조되는데, OLED가 열에 약한 특성을 가지고 있어 이러한 공정온도에서는 버티지 못한다. 따라서 OLED가 열화되지 않을 수 있는 100도 이하의 공정으로 제조할 수 있는 컬러필터 기술이 필요하다. 그동안 이러한 컬러필터 소재가 없어서 OLED 마이크로 디스플레이 개발에 어려움이 있었다. 소부장 지원 과제 덕분에 동진쎄미켐 및 SKC HTM과 협력해 저온공정이 가능한 고해상도 컬러필터 기술을 개발할 수 있었다. 이 기술을 이용하면 기존보다 우수한 색재현 능력을 갖는 디스플레이를 구현할 수 있다.”

디스플레이의 최첨단은 마이크로 LED라고 알고 있다. 그 단계가 LCD, OLED, 퀀텀닷 또는 마이크로 LED 순서로 진행되는데 연구 범위에 마이크로 LED도 포함돼 있나. 관련해서 어떤 연구를 진행하고 있는지 궁금하다.

“디스플레이의 발전이 CRT-LCD-OLED 순으로 이어졌다고 생각하는데, 시장의 니즈 관점에서 생각하면 박형화와 공간절약의 니즈에 따른 유리 기판의 디스플레이(TV 및 IT기기)는 소형·경량의 공간 맞춤 니즈에 따른 플렉시블 기판의 디스플레이(모바일 스마트폰)로 발전해 왔다고 생각한다. 이제 다음의 디스플레이 산업 발전을 위한 니즈는 메타버스로부터 올 것으로 예상된다. 다양한 디스플레이가 메타버스의 니즈에 부합하겠지만, 새로운 시장을 형성하는 관점에서 초소형·초경량과 초고해상도 니즈에 따른 실리콘 기판의 디스플레이로의 발전이 중요하다고 생각한다. 반도체와 디스플레이가 융합된 새로운 디스플레이가 중요하게 부각될 것이다. 앞으로도 LCD, OLED, 마이크로 LED 등이 시장의 니즈를 만족하기 위해 치열하게 경쟁할 것으로 예상되며, OLED 디스플레이를 기반으로 이러한 경쟁에 나서고 있다.”

한국정보디스플레이학회 미래전략위원회 실무위원장으로 활동하고 보고서도 출간했는데 소감이 어떤지 궁금하다.

“지난 2년여의 미래전략위원회 활동은 힘들기도 했지만 매우 보람된 일이었다. 국내 디스플레이 기술은 LCD에 이어 OLED로 들어오면서 확실한 세계 1위로 자리 잡았다. 1위 자리는 스스로 발전의 길을 선택해야 하는 어려운 자리이기도 하다. 이런 어려움을 전문가들의 집단지성을 이용해 돌파하고자 학회 내에 미래전략위원회를 조직하고 디스플레이의 미래 비전을 고민하는 시간을 가졌다. 학회에서도 이러한 활동을 처음 하다보니 어떻게 해야 할지 막막했지만, 이 또한 집단지성을 이용하니 하나하나 장벽을 돌파할 수 있었다. 최고는 아닐 수 있지만, 현재 상황에서 최선의 비전을 제시하기 위해 노력했고, 새로운 시각으로 디스플레이를 정의할 수 있었던 뜻깊은 경험이었다. 결과물로 제시한 ‘디스플레이 미래기술 2035’가 디스플레이의 발전에 조금이라도 기여할 수 있기를 희망한다. 이 자리를 빌어 미래전략위원회 활동을 격려해 주셨던 전·현임 회장님들과 함께 고민했던 모든 위원님들께 감사드린다.”

디스플레이 10대 유망기술 중 한 가지만 꼽는다면 무슨 기술인가. 그리고 이 기술을 선택한 이유는 무엇인가.

“특별히 한 가지 기술을 뽑기는 어려울 것 같다. 선정된 모든 기술이 디스플레이 미래기술에 기여할 수 있는 훌륭한 기술들이다. 그런데 저희가 제시한 유망기술은 하나의 예라는 것을 기억해야 한다. 새로움을 만들어 내는 유망기술은 연구자들의 창의성을 기반으로 탄생하기 때문이다. 언제 어디서든 예측하지 못했던 유망기술들이 나타날 수 있으며, 디스플레이의 발전을 위해 꼭 나타나야만 한다. 디스플레이 연구자들의 창의성을 믿고 있으며, 디스플레이 미래기술 2035에서 제시된 니즈와 도전과제를 위한 새로운 유망기술이 다양하게 나타나리라 기대한다.”

피부부착 생체신호 디스플레이 기술에 관심이 가는데, 의료분야에 어떤 변화를 가져올 수 있을지 궁금하다.

“기존 디스플레이는 시각정보를 표시하는 기기로만 생각됐지만, 미래의 디스플레이는 다양한 신호를 시각화하는 방향으로 확장할 것으로 예상된다. 특히 플렉시블 디스플레이 기술을 이용해 인간의 생체신호를 시각화하는 디스플레이 기술은 미래 의료분야에 큰 변화를 가져올 것으로 기대된다. 간편한 피부부착 생체신호 디스플레이를 통해 실시간 또는 상시 생체신호 모니터링이 가능해지고 질병의 치료뿐만 아니라 예방도 가능해질 것이다. 디스플레이 기술의 다양한 의미의 확장이 의료·헬스케어까지 이어질 것으로 예상되는데, 이러한 변화를 지켜보는 것이 매우 흥미롭다.”

미래 디스플레이 모습에 대해서 조망해 봤는데, 여기에 맞춰 향후 과제도 생각했을 것 같다.

“디스플레이 미래기술 2035에서 는 맞춤형 디스플레이, 디지털 현실과 그린 디스플레이의 미래상을 제시하고 있다. 모든 미래상에 관심이 가지만, 개인적으로는 메타버스 생태계에 기여할 수 있는 디지털 현실에 조금 더 관심을 가지고 있다. 실리콘 기판의 초고해상도 디스플레이 기술 개발은 당분간 지속돼야 할 연구 분야라고 생각한다. 궁극의 디스플레이는 ‘현실과 같은 재현’이라고 할 수 있는데, 아직도 우리는 2차원 평면의 영상을 보고 있는 상황이다. 우리가 3차원의 사물을 보는 것과 같은 디스플레이를 만들기 위해서는 아직도 해야 할 일이 많이 남아 있다.”