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[칼럼]한국이 선도하는 OLED 기술…中·日 후발주자 추격 따돌리려면

김민수 기자 | 기사승인 2016. 08. 09. 06:00
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전기공학이창희
이창희 서울대학교 전기정보공학부 교수
100여년 동안 디스플레이의 주역이었던 크고 무거운 브라운관(CRT)이 2000년대에 들어와서 얇고 가벼운 액정디스플레이(LCD)와 같은 평판디스플레이로 대체됐다. 더 얇고 가볍고 화질이 뛰어난 디스플레이를 원하는 인간의 욕구는 종이처럼 둘둘 말수도 있고 마음대로 휠 수도 있는 플렉시블 디스플레이까지 만드는 것을 꿈꾸게 됐다. SF영화 ‘마이너리티 리포트’에서 주인공 톰 크루즈가 지하철에서 보던 신문이 디스플레이처럼 바뀌면서 뉴스 장면이 하나씩 넘어가는 것이 영화 속 상상이 아니라 이제는 현실이 됐다. 이처럼 꿈 같은 디스플레이가 가능해진 것은 유기소재를 발광재료로 사용하는 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 덕분이다.

OLED 디스플레이는 아주 얇은 플라스틱 기판으로 만들 수 있어서 자유자재로 휘거나 접을 수도 있다. 앞으로는 태블릿이나 노트북도 접어서 휴대폰 크기로 주머니에 넣고 다니다가 필요할 때 펼쳐서 사용할 수 있게 된다. 스마트폰, 스마트워치, TV를 넘어서 차량 및 항공기용 디스플레이 및 조명, AR/VR용 디스플레이, 웨어러블 스마트기기용 디스플레이 등 응용제품과 시장규모도 빠르게 커지고 있다.

OLED는 1987년 미국 코닥사의 칭탕박사에 의해 발명된 이후, 디스플레이 및 전자 산업을 주도하고 있던 일본 기업들을 포함한 선진국 기업들이 적극적으로 상용화를 시도했으나 모두 양산에 실패했을 정도로 기술 난이도가 아주 높았다. 그런데 우리나라에서는 선진국보다 늦은 1990년대 중반부터 본격적으로 OLED 개발을 시작했지만 세계에서 유일하게 대량생산에 성공했다. 현재 스마트폰에 들어가는 중소형 OLED 디스플레이는 삼성디스플레이가 세계 시장의 97.7%를 차지하고 있다. 대형 OLED TV는 LG디스플레이가 2013년부터 양산하는데 성공하여 세계 시장의 100%를 차지하고 있고, OLED 조명도 LG화학으로부터 넘겨받아 세계 시장을 선도하고 있다.

이와 같이 OLED 디스플레이는 우리가 ‘선도자(first mover)’로서 기술 개발을 선도해서 독보적인 세계 1위 산업을 키웠다는 점에서 큰 의의가 있다. 이는 우리나라 산업 기술 개발 역사에서 드문 성공신화라 할 수 있다. 지금까지 우리는 ‘빠른 추격자 (fast follower)’ 전략으로 선진국의 기술을 모방하여 산업을 발전시켜 왔지만, 이제는 선도자로 기술 혁신을 이끌어 가야하는 과제를 안고 있는 우리에게 큰 시사점을 제시한다.

우리가 잊지 말아야 할 중요한 교훈은 현재의 성공에 안주해서는 안 된다는 것이다. 1990년대 초에 우리가 산학연의 유기적인 협동연구와 과감한 투자로 일본을 따라잡고 LCD와 OLED에서 세계 1위를 차지했듯이 중국이 우리와 동일한 전략으로 도전해 오고 있다. 최근 중국 기업들은 정부의 적극적인 지원을 바탕으로 반도체, 디스플레이 등 분야에 과감한 투자를 하면서 우리를 위협하고 있다. 일본도 재팬디스플레이 등을 통해 다시 디스플레이 산업을 키우려고 적극적인 노력을 하고 있다.

OLED는 아직 높은 제조가격 때문에 주로 프리미엄 제품에만 적용되고 있다. 특히 대형 OLED TV는 백색 OLED를 사용하므로 컬러필터를 통해 천연색을 구현하는데 광효율과 가격경쟁력 측면에서 불리하다. 따라서 빛의 삼원색인 적·녹·청색 OLED 화소를 직접 형성하는 기술 개발과 제조가격을 크게 낮출 수 있는 혁신적 공정기술이 필요하다. 가장 유망한 기술인 잉크젯 프린팅 방식으로 만들 경우 아직 청색 소자의 효율과 수명이 낮은 문제점을 해결해야 한다. 아직 선진국과 비교해서 뒤처진 OLED 관련 소재 및 장비 기술의 향상과 국산화 노력도 필요하다. 20여년 전에 우리가 OLED의 차세대 디스플레이로서의 가능성을 보고 과감하게 기술개발에 나서서 오늘의 성공신화를 이루었듯이, ‘OLED 이후 차세대 디스플레이 기술’로 부상하고 있는 양자점발광다이오드(QLED), 마이크로 LED 등에 대해서도 선도적인 연구가 필요하다.

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