접는 스마트폰? SKC가 주도하는 미래 필름 기술

접는 스마트폰? SKC가 주도하는 미래 필름 기술
1878년 최초의 브라운관이 발명된 이후로 디스플레이 기술은 꾸준히 새로운 형태로 발전되어 왔다. 흑백 화면에서 컬러화면으로, 브라운관에서 LCD, LED, 등으로 디스플레이는 놀라울 만큼 빠른 발전을 이루었다. 그러나 디스플레이의 형태나 모양을 물리적으로 바꿀 수 없는 한계로 지금까지의 디스플레이를 사용하는 전자 제품들은 '상자' 형태를 지니고 있다.

그러나 기술의 발전이 현재까지의 놀라운 변화를 이끌었듯, 머지않아 세계 최초의 플렉시블(flexible) 디스플레이가 폴더블 형태로 상용화될 것이라는 기대감이 커지고 있다. 폴더블 디스플레이는 차세대 스마트폰 기술로 주목받고 있을 만큼 스마트폰의 새로운 혁신으로 여겨지고 있다.  
 

 

사진 출처: http://galleryhip.com/future-phones.html

여기에서 잠깐! 폴더블 디스플레이, 투명 디스플레이 등 차세대 기술로 여겨지는 디스플레이들의 기초소재에 투명 PI - CPI (Colorless Polyimide)필름이 자리하고 있다. SKC가 앞으로의 고부가가치 제품인 CPI필름의 개발에 집중하겠다는 계획을 발표했는데, 멀게만 느껴지는 이 소재에 대해서 알아보자.

 

SK Careers Editor 황서영

 

 

 

Part 1. CPI필름 A to Z

CPI필름이란?
CPI필름은 유리처럼 투명한 필름으로, 반복해서 접었다가 펼쳐도 자국이나 손상이 생기지 않는다. 이 소재 특성은 기존의 필름 소재인 PI필름에서 온다.

기존의 PI (Polyimide) 필름은 무엇일까?
PI필름은 얇고 굴곡성이 뛰어난 동시에 영상 400도 이상, 영하 269도 이하의 온도를 견디는 열적 특성을 가지고 있는 필름이다. 상용화된 플라스틱 중 내화학성, 내마모성 등 물리적 특성도 강해 안정성이 중요한 분야들에 사용되고 있다. 이러한 우수한 특성들로 인해 PI필름은 앞으로의 플렉시블 디스플레이에 가장 적합한 소재라는 평가를 받고 있다.

 

플렉시블 디스플레이에 사용되려면 왜 투명한 소재이어야 할까?
기존의 PI필름은 디스플레이 화면에서 기판 소재로서 많이 활용될 수 있었다. 그러나, 미래 기술로 각광받는 플렉시블 디스플레이에서 기존 PI필름은 노란색을 띠기 때문에 기판 소재로써 활용될 수 없는 위기에 처했다. 이유가 무엇일까? 기존의 디스플레이와는 달리, 플렉시블 디스플레이에는 무조건 투명한 필름이 필요하기 때문이다. 플렉시블 디스플레이는 싱글, 더블, 멀티 화면 등으로 화면 분할이 가능해야 하고 양 화면 모두 영상을 띄울 수 있어야 한다. 이를 구현하려면 발광 소재의 빛이 기판의 위와 아래로 모두 투과되어야 하는데, 기존 PI필름의 노란색은 기판의 위로만 빛을 투과시킨다.
 

 

 

 사진 출처: https://www.cnet.com/uk/news/ces-2017-expected-tv-trends/

 

플렉시블 디스플레이는 벤더블(Bendable), 폴더블(Foldable), 그리고 롤러블(Rollable) 등의 형태들로 나뉜다. 현재 시점에서는 곡면 TV등의 벤더블 디스플레이 상품들이 보이기 시작했다. 플렉시블 디스플레이에 기대가 큰 것은 그 무궁무진한 휴대성과 활용성에 있다. 폴더블 디스플레이가 상용화된다면, 접으면 스마트폰 펼치면 태블릿 형태의 휴대성과 화면 크기의 거리를 좁힐 수 있을 것이다. 나아가, 필요할 때 펼쳐서 사용할 수 있는 롤러블TV와 롤러블 키보드 등의 활용성 또한 기대된다.

 

SKC는 기존은 PI필름 공정 설비들을 활용하는 전략을 택했다. 지난해 표면 경도 2H, 옐로인덱스(YI) 2.5, 폴딩 횟수 20만 회에 달하는 CPI필름 개발을 마쳤다. 투명성도 업계에서 우수한 수준으로 평가되고 있고, 현재 곡률 2.5~3R을 구현에 성공했다. 충족해야 하는 물성 요건들을 모두 만족한 것이다. 작년 12월, CPI필름을 활용한 롤러블 필름 시제품을 생산하였고, 올해 상반기에 시제품 평가를 진행하고 양산 체계를 구축할 계획이다.
 

<SKC의 CPI필름 개발 과정>

 

 

Part 2. SKC 필름R&D센터 방문기

 

<수원에 위치한 SKC 첨단기술중앙연구소>

SKC CPI필름에 관한 자세한 설명과 개발 과정 스토리를 듣기 위해 수원에 위치한 SKC첨단기술중앙연구소를 직접 방문했다. SKC CPI필름 개발 팀장님이 알려주는 개발 과정과 CPI필름에 거는 기대! 에디터와 함께 알아보자.
 

<첨단기술중앙연구소 외부>
 

 

<차장님을 만나기 위한 보안 과정>

CPI필름 개발을 진행하고 있는 플렉시블 소재 프로젝트 팀장, 이진우 차장님을 만나보았다. SKC의 새로운 소재 연구의 선두에 계신 이진우 차장님과 함께 CPI필름 개발 스토리를 들어보자.

 

안녕하세요 차장님! 개발팀 내에서 차장님께서는 어떤 역할를 맡으셨나요?

저는 플렉시블 소재 프로젝트의 프로젝트 리더(PL) 직책을 맡고 있습니다. 프로젝트 팀은 개발 과정에 들어가는 연구 분야별 전문가들로 구성되어 있고, 현재 개발을 진행하고 있습니다.

 

SKC가 CPI필름 개발을 시작하게 된 계기는 무엇인가요?
SKC 필름R&D센터에서 진행하는 연구는 디스플레이와 자동차 소재 중심이 많은 부분을 차지합니다. 지금까지의 디스플레이 연구의 대부분은 PET필름과 같은 기존 디스플레이 소재에 초점이 맞춰져 있습니다. 하지만 향후 디스플레이가 폴더블, 롤러블 형태로 발전할 것이라 예상이 되는데 현재 PET소재로서는 내구성 등의 성능 면에서 한계가 올 것이라 판단이 되었습니다. 폴더블, 롤러블 디스플레이를 위한 소재를 높은 차원의 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 제품 군에서 해결을 찾으려다 보니 PI필름, 그 중에서도 CPI필름 연구를 시작하게 되었습니다.

 

개발 기간 동안의 업무 강도가 궁금합니다!
CPI필름 업계에서 SKC는 후발 주자였기 때문에 뒤처진 만큼 빨리 따라잡으려 팀원 모두가 많은 연구 노력을 기울였습니다. 저희가 CPI필름 개발에 들인 기간은 타 기업의 반도 되지 않을 겁니다. (웃음) 그만큼 업무 강도가 높은 편이었지만, 이러한 노력으로 인해 SKC가 CPI필름 업계 선두그룹 멤버로 당당하게 설 수 있다고 생각합니다.

 

CPI필름 개발에 있어 팀이 직면했던 난제들은 어떤 것들이 있었나요?
랩 연구단계에서 설비단계로 넘어가면서 가장 큰 난관에 부딪혔습니다. CPI필름은 SKC의 기존 루틴 제품이 아닌 완전히 신규로 개발하고 있는 제품이기 때문에 새로운 설비, 맞춤형 테스트 등의 많은 신규 프로세스가 필요했습니다. 유색PI를 생산하는 기존의 설비가 있었지만, 그것을 CPI필름 생산에 활용할 수 있는 기술이 없었고 상업적으로 필름을 생산할 수 있는 설비도 없었습니다.

 

난제를 어떻게 해결하셨는지 궁금합니다.
신규 설비가 필요했지만, 시간적 여유가 부족했기 때문에 기존의 설비를 사용하기 위한 기술 개발을 진행하였습니다. 이 과정에서 SKC만의 CPI필름 생산 공법을 개발할 수 있었고, 생산 노하우도 생겨서 경쟁력이 있는 CPI필름을 성공적으로 생산할 수 있었습니다. 위기를 해결하고 나니, 업계 1등을 할 수 있겠다는 자신감도 생기게 되었습니다.

 

SKC CPI필름이 차별화 되는 부분 자랑 부탁드립니다!
SKC만의 CPI필름 생산 공법과 노하우 이외에도 차별화되는 부분은 SKC의 CPI필름 개발 프로세스에 있습니다. 저희는 CPI필름 공정 프로세스를 단순하게 하면서 필름에 요구되는 물성을 타사보다 더욱 우수한 수준으로 CPI필름을 생산할 수 있습니다. 간단해 보이지만, 이 강점이 상업화에서 매우 중요한 부분으로 작용합니다. 공정 프로세스가 단순하다는 것은 수율이 높아진다는 의미입니다. 수율은 제품화되는 과정에서 불량률이 적어진다는 것을 의미합니다. 불량률이 적다는 것의 메리트는 같은 생산 시간 내 효율성뿐만 아니라 향후 가격에 반영이 되는 점, 시장 점유율과도 연계가 된다는 점에서 큰 장점을 지니고 있습니다. 회사 운영에 매우 중요한 요소이지요.

현재 시제품이 생산된 것으로 알고 있는데, 시중에 상용화 되기까지는 얼마나 걸릴 것이라 예상하시나요?
플렉시블 필름이 적용된 폴더블 디바이스는 2017년도 하반기에서 2018년도 상반기에 상용화될 것으로 생각합니다. 필름이 적용될 디바이스의 생산 기업과 필름 테스트를 진행하는 단계에 있는데, 이 과정이 오래 걸린다면 그만큼 상용화가 더 늦어질 수도 있겠지요.

 

폴더블 디바이스 후 시장이 어떻게 변화할 것이라 생각하시나요?
플렉시블 필름의 적용은 벤더블, 폴더블, 롤러블 순으로 이어집니다. 벤더블 디바이스는 시중에서 이미 보이고 있습니다. 갤럭시 엣지와 화면이 굽어 있는 TV가 그 예이지요. 폴더블 디바이스가 상용화되면 사이즈가 큰 롤러블 디바이스를 필요로 하는 단계가 올 것으로 시장을 예상하고 있습니다. 플렉시블 필름 개발의 궁극적인 목표는 롤러블 디바이스 활용에 있다고 생각합니다. IT 디바이스가 롤러블 단계로 가면 그 활용성이 무궁무진해지기 때문이지요.

차장님의 SKC CPI필름에 대한 기대가 궁금합니다.
플렉시블 필름은 아직 연구 단계에 있지만, 시제품 생산을 완료한 시점이고 저희만의 공법과 노하우가 생겼기 때문에, 앞으로 SKC가 CPI필름 업계 1등을 할 수 있을 것이라는 기대를 하고 있습니다. 더욱 나아가, CPI필름이 상용화되기 시작하고 플렉시블 디바이스 시장이 커지게 되면, CPI필름이 하나의 필름 본부까지 성장할 수 있을 것이라는 기대를 하고 있습니다.

이진우 차장님과의 인터뷰를 통해 SKC가 CPI필름 개발을 시작하게 된 계기와 개발 스토리를 생생하게 전해 들을 수 있었다. 프로젝트에 대한 애정과 자부심이 가득한 표정에서 이진우 차장님이 CPI필름 연구에 가지고 계신 열정을 느낄 수 있었다. 불가능해 보였던 기술을 향해 끊임없이 도전하는 이진우 차장님과 프로젝트 팀을 응원한다.