-디스플레이 경쟁력 유지 위해 차세대 OLED 기술개발에 역량 투입할 필요

그래픽_뉴스워커 그래픽1팀
그래픽_뉴스워커 그래픽1팀

삼성전자, 스트레처블 기술 적용한 헬스 모니터링 제품 공개


지난 66일 모두가 현충일이라는 기억을 떠올릴 때 삼성전자스트레처블(Stretchable)’ 기술을 적용한 헬스 모니터링 패치제품을 전격 공개했다.

스트레처블 기술이란 전자소자에 신축성을 부여하여 제품을 늘리거나 줄이는 등의 다양한 변형을 가해도 제품의 성능이 유지되도록 하는 기술을 의미한다.

스트레처블 기술이 적용될 경우 곡선형태의 신체 그리고 제품 착용자의 움직임 등으로 다소의 피부변형이 일어나도 제품을 착용자의 신체에 높은 수준으로 밀착시키는 것이 가능하다.

이 같은 특징 때문에 스트레처블 센서는 기존 고정형 웨어러블 기기 센서에 비해 방해 요소의 영향을 덜 받아서 더욱 높은 감도로 지속적인 측정이 가능하다는 장점이 있다.

이번에 공개된 삼성전자의 제품은 손목 안쪽에 착용하여 착용자의 생체정보인 맥파를 광혈류 측정기법으로 측정하는 제품이다.

광혈류 측정기법이란 혈액이 혈관을 통과할 때 혈관의 팽창과 수축에 따라 빛의 반사율이 달라지는 원리를 이용하는 측정방식인데, 손목이 움직이거나 하여 제품이 신체에 밀착이 되지 않는 경우에는 측정성능이 저하되는 현상이 발생할 수 있다.

삼성전자는 실험으로 착용자의 손목이 30° ~ +60° 범위로 움직일 때 제품이 착용될 신체 부분에서 최대 30%의 피부변형이 일어나는 것을 발견했다.

이는 손목에 착용될 제품에서 30%정도의 변형이 일어나도 성능의 저하가 발생하지 않아야 함을 의미한다.

테스트 결과 이번에 공개된 제품은 손목이 움직이지 않았을 때 기존 고정형 센서에 필적하는 측정 성능을 발휘했으며, 착용자의 손목이 움직였을 때를 기준으로 기존 고정형 센서 대비 2.4배 높은 수준의 심박 신호를 추출할 수 있었다고 삼성전자는 설명했다.

한편 이번에 공개된 제품은 30%이하의 변형률에서 안정적으로 빛을 방출하는 것 또한 확인되어, 생체신호를 측정하는 것뿐만 아니라 빛을 방출하는 것과 관련된 제품의 성능저하는 발생하지 않았다고 삼성전자는 덧붙였다.

게다가 이번 제품은 25%의 변형률 정도로 1000회 반복하여 길이를 늘였을 때에도 안정성을 유지한 채 정상 작동하여 안정성 측면에서도 높은 평가를 받고 있다.

이와 같은 테스트 결과는 신체 움직임이 적은 환자뿐만 아니라 운동량이 많은 일반인이나 움직임을 통제하기 쉽지 않은 영유아를 위한 웨어러블 헬스 케어 기기 개발의 가능성을 보여 준다는 점에서 긍정적이란 평가다.

즉 업계에서는 스트레처블 기술의 적용으로 웨어러블 헬스 케어 기기의 시장을 넓히는 것이 가능하다는 판단이다.

이 같은 배경에서 삼성전자는 후속 연구를 진행하여 현재 기술력을 양산 수준으로 끌어올리고, 착용자의 심박수외에도 근전도산소포화도같은 다양한 생체신호를 모니터링할 수 있도록 기술 분야를 확장할 계획이다.

관련 논문은 ‘Standalone real-time health monitoring patch based on a stretchable organic optoelectronic system’라는 제목으로 국제학술지인 ‘Science Advances’ 64일자에 게재됐다.


연세대, 스트레처블 OLED 개발


지난 314한국연구재단은 연세대학교 박진우 교수’, ‘김진훈 박사연구팀이 고무처럼 늘어나는 스트레처블 OLED’를 개발했다고 발표했다.

기존에는 딱딱한 OLED는 그대로 두고 유연성이 있는 전선을 설치하는 방식으로 디스플레이를 제작하려고 했다.

쉽게 말해 빛을 내는 전구는 그대로 두고 전선을 늘려 전체 디스플레이를 늘리는 방식으로 디스플레이의 동작이 가능하도록 추구했던 것이다.

그러나 이런 방식은 소자의 밀도를 낮추게 되어 일반적으로 픽셀수가 많을 것을 요구하는 고화질 디스플레이에 적용하는 것은 한계가 있었으며 제작 공정이 복잡해진다는 단점 또한 존재한다는 지적이 제기됐다.

이에 연구팀은 스트레처블 기술을 아예 OLED에도 적용하자고 제안했다.

즉 연구팀은 OLED를 구성하는 기판, 양극, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극 등 모든 부분을 신축성 있는 소재로 제작하여 OLED 자체가 늘어날 수 있도록 설계했다.

성능 테스트 결과 연구팀이 개발한 스트레처블 OLED80%의 연신율(Strain)에서도 안정적으로 빛을 방출했으며, 디스플레이를 구성하는 3원색인 적색 녹색 청색 OLED에서도 60~80%의 연신율 하에서 일정 효율 이상의 빛을 안정적으로 방출했다.

연신율은 재료를 잡아당겼을 때 재료가 늘어나는 비율로, 이 실험에서는 원래 OLED 길이의 80%를 잡아당겼어도 안정적으로 빛을 방출했다는 해석이 가능하다.

연구팀은 OLED를 양쪽에서 잡아당기는 것 외에도 0.7mm 볼펜으로 OLED를 찌르는 상황을 상정한 테스트도 진행했다.

테스트 결과 OLED 중앙 부분을 0.7mm 볼펜으로 찔렀음에도 불구하고 이번에 개발된 OLED는 안정적으로 빛을 방출하여 우수한 기계적 신축성을 입증했다.

양쪽에서 잡아당기는 것 외에 0.7mm 볼펜으로 찌르는 테스트를 진행한 것은 3차원 화면을 구현할 수 있는지를 알아보고자 하는 것인데, 테스트 결과 안정적인 빛을 방출함으로써 이번에 개발된 OLED3차원 화면에도 적용할 수 있는 가능성을 보였다는 평가가 나온다.

관련 논문은 ‘Intrinsically stretchable organic light-emitting diodes’라는 제목으로 국제학술지인 ‘Science Advances’ 224일자에 게재됐다.

최근에도 삼성과 LG로 대표되는 한국 디스플레이 업계가 세계적인 경쟁력을 확보하고 있지만, 중국 BOE로 대표되는 후발주자의 추격이 무시할 수 없는 수준으로 거센 것도 분명하다.

현재 한국이 디스플레이 분야에서 강력한 경쟁력을 가질 수 있었던 것은 LCD가 주류를 이루고 있던 시기에, 다소 생소하기조차 했던 차세대 기술인 OLED의 개발에 한 걸음 먼저 역량을 집중한 것이 크다는 평가가 업계에서 나오고 있다.

결국 이러한 배경에서 향후에도 중국의 BOE 등 후발주자의 추격을 뿌리치기 위해서 스트레처블 OLED를 포함한 차세대 기술 개발에 적극적인 역량 투입이 필요해 보인다.

저작권자 © 뉴스워커 무단전재 및 재배포 금지