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나노코리아 2018에서 엿본 LG디스플레이의 나노기술

나노코리아 2018 전시장 전경
▲ 나노코리아 2018 전시장 전경

지난 7월 13일 세계 3대 나노융합 국제행사인 나노코리아 2018이 40개국 1만여 명의 전문가와 산업관계자의 호평 속에 치뤄졌습니다.

나노코리아 2018에 전시된 LG디스플레이 CSO(상), OLED 사이니지(하)
▲ 나노코리아 2018에 전시된 LG디스플레이 CSO(상), OLED 사이니지(하)

이번 행사에서는 나노 산업 관계자를 대상으로 크리스탈 사운드 OLED (Crystal Sound OLED, CSO) 디스플레이와 OLED 사이니지 등 우수한 기술력이 선보여졌는데요. 그 밖에도 나노 소재를 다양한 방법으로 디스플레이와 접목해 글로벌 선도 기업으로서의 입지를 다졌습니다. LG디스플레이는 다양한 나노 기술 연구에 박차를 가하고 있는데요. 오늘은 LG디스플레이의 나노 기술에 대해 살펴보겠습니다.

 

꿈의 신소재 ‘탄소나노튜브’ 접목 성공

탄소나노튜브는 강도, 탄성, 열전도율, 전기전도율 등이 높아 10년 전부터 반도체와 디스플레이 시장에서 주목받고 있습니다. 특히 플렉시블 디스플레이가 차세대 디스플레이로 주목받으면서 터치패널용 투명 전극 대체 소재로 중요하게 거론되어 왔지만, 탄소나노튜브와 같은 첨단 소재는 긴 연구개발 기간이 필요해 큰 시장을 형성할 수 없었습니다.

그러던 중 LG디스플레이는 탄소나노튜브의 대전 기능이 뛰어나다는 점에 주목했고 국내 중소기업인 ‘나노솔루션’과 7년간의 협업으로 탄소나노튜브를 활용해 정전기 발생을 차단한 고신뢰성 디스플레이를 상용화하는 데 성공했습니다.

자동차 내부에 설치된 디스플레이
▲ 자동차 내부에 설치된 디스플레이

터치 디스플레이는 정전기가 일어나게 되면 제 기능을 못 하므로 정전기 방지는 반드시 해결해야 할 문제인데요. LG디스플레이와 나노솔루션이 상용화한 탄소나노튜브는 갑자기 과하게 생긴 전류도 빠르게 흘려보낼 수 있어 정전기 문제를 해결할 수 있게 됐습니다. 그뿐만 아니라 섭씨 350도 이상의 고온에서도 견딜 수 있는 특성이 있어 디스플레이 내열성 향상에도 활용될 예정입니다.

최근 차세대 디스플레이로 주목받고 있는 플렉시블 디스플레이는 휘어지는 특성에 맞는 투명전극 소재가 있어야 정상적으로 구현 할 수 있는데요. 다만 현재까지 주로 사용되고 있는 인듐주석산화물(ITO)은 플렉시블 디스플레이에 적합하지 않아 많은 기업에서 대체할 소재들을 검토하고 있습니다. 그중 탄소나노튜브는 탄소 원자가 2차원적 평면상에 벌집 모양으로 결합한 화학 구조로 강철보다 100배 강한 강도와 구리보다 1천 배 높은 전도성 그리고 휘어지는 특성이 있어 플렉시블 디스플레이에 적합한 소재로 거론되고 있습니다.

나노 소재는 앞으로도 다양한 분야에 활용하기 위해 연구될 예정인데요. 특히 차세대 디스플레이로 손꼽히는 투명 플렉시블 디스플레이의 주요 특징인 ‘말랑말랑함’을 만들기 위해 유기 소재의 유연성과 실리콘의 고성능을 동시에 갖춘 은나노와이어 등이 집중적으로 개발될 전망입니다.

 

금 나노입자 개발과 초박막 형태의 디스플레이

최근 LG디스플레이 연구팀은 서울대학교, 포항공과대학교와의 공동연구를 통해 세계 최초 ‘거울 대칭 금 나노 기하 구조’를 선보여 세계 최고 권위의 학술지 네이처(Nature)’ 게재와 표지논문에 선정되는 등 학계의 큰 관심을 받았습니다. 이렇듯 LG디스플레이는 나노 기술을 디스플레이에 적용하는 것뿐만 아니라 나노 입자를 새롭게 구현하는 범위까지 확장하고 있는데요.

카이랄 구조의 금 나노 입자(출처: POSTECH)
▲ 카이랄 구조의 금 나노 입자(출처: POSTECH)

많은 연구기관에서는 금속성을 띠는 무기 재료를 나노미터 크기 수준의 카이랄 구조로 만드는 것은 공정이 복잡하고 안정성 문제가 있어 불가능하다고 여겨왔는데요. LG디스플레이 공동연구팀은 이러한 한계를 딛고 펩타이드(생체분자)를 이용해 독특한 기하 구조의 금 나노입자를 구현하는 데 성공했습니다.

한 변이 100nm인 정육면체에 각 면이 뒤틀린 구조를 지닌 이 금 나노입자는 빛이 일정한 방향으로 진동하는 ‘3차원 편광현상’을 갖고 있어 디스플레이 등에 활용될 수 있습니다. 이번 연구 결과는 디스플레이에 맞는 새로운 개념의 가시광 편광 소재로 바로 적용할 수 있어 산업적인 의미가 큰데요. LG디스플레이 장기석 책임연구원은 ‘이 금 나노입자는 차세대 디스플레이 재료로서 색을 정교하게 제어하면서 유연성을 가진 초박막 형태의 디스플레이 장치에 응용이 가능할 것’이라고 밝혔습니다.

<관련 포스팅>
LG디스플레이-서울대학교-포항공과대학교 공동연구팀, 세계 최초 거울 대칭 금 나노 기하 구조 합성

 

탄소나노튜브 상용화와 금 나노 입자 개발 모두 연구하길 꺼려하는 신소재를 장기적인 안목으로 연구해 가시적인 성과를 냈다는 점에서 그 의미가 더욱 큰데요. LG디스플레이는 앞으로도 시장 선두 기업답게 더욱 다양한 나노기술을 개발하며 미래를 향해 나아갈 예정입니다. 나노기술이 미래 디스플레이에 더욱 다양한 방법으로 활용되어 산업이 더욱 발전하길 기대하며 오늘은 이만 마치겠습니다!

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