사진. 한국기계연구원

주변 환경에 따라 투명도를 자유자재로 조절하고, 저렴한 비용으로 대량 생산 가능한 100인치 이상의 초대형 나노 투명 스크린이 개발돼 상용화됐다. 그간 고가의 비용으로 활용이 쉽지 않았던 대형 투명 스크린의 대중화가 가속화될 것으로 보인다. 백화점이나 대형마트에서 활용될 수 있는 투명 전시대, 건축용 스마트 윈도우, 실내외에서 활용 가능한 홍보용 투명 디스플레이 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 

투명도를 자유자재로 조절한다
과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(이하 기계연) 나노리소그래피연구센터 정준호 책임연구원 연구팀과 메타투피플은 주변 조명과 영상의 정보에 따라 투명도를 자유자재로 조절할 수 있는 100인치 대형 나노 투명 스크린 상용화에 성공했다. 

나노 투명 스크린은 지난 6월 충주시에 위치한 청년몰 실외 공간에 설치됐으며, 지난 7월 3일(수)부터 5일(금)까지 일산 킨텍스에서 열리는 국내 최대 규모 전시회인 나노코리아 2024 나노기술전시회에서 공개됐다.

기계연이 개발한 나노 투명 스크린은 100나노미터급 지름의 이산화티타늄(Titanium Dioxide) 나노입자들을 필름 내부에 고르게 분산시켜 머리카락 두께처럼 얇게 만든 필름으로 구성됐다. 빔프로젝터가 나노 투명 스크린에 빛을 쏘면, 시야각이 170도로 매우 넓고 선명한 영상과 투명 스크린 너머의 풍경을 함께 볼 수 있어 어떠한 각도에서도 영상을 시청할 수 있다는 장점이 있다.

이산화티타늄은 일반적으로 백색 또는 투명한 결정성 분말로 다양한 산업에서 적용될 수 있고 높은 광학적 안정성과 흰색 피막 형성 능력이 있어, 내구성을 높이는 데 사용된다.

나노 투명 스크린의 품질 지속적으로 개선
연구팀이 개발한 나노 투명 스크린은  PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 필름과 겹쳐놓고 주변 조명 밝기나 상세한 영상 구현이 필요한 경우 PDLC의 투명도를 낮춰 영상을 보다 선명하게 구현할 수 있다.

PDLC는 고분자 분산액정 필름으로 전기장으로 미세 액정의 방향을 제어하여 투명도를 조절할 수 있는 물질이다.

기존 100인치 투명 OLED(Organic Light-Emitting Diode)의 경우 1억 원이 넘는 고가의 비용으로 일반 소비자들이 쉽게 활용하지 못했고, 투명 LED(Light-Emitting Diode)는 해상도가 낮아서 대중화가 어려웠다. 

나노 투명 스크린은 롤 연속공정으로 대량 생산 가능해 투명 OLED 대비 10% 수준의 가격으로 훨씬 더 저렴하게 시장 공급이 가능하며, 최고해상도 빔프로젝터를 사용해도 해상도 손실 없이 선명한 영상을 구현할 수 있다. 또한 고온과 저온 환경에서 빛에 대한 특성이 거의 변하지 않아 가볍고 유연한 필름 형태의 100인치 이상 대형 투명 스크린 제작이 가능하다. 강추위와 폭염 등 기상 악조건의 영향을 받지 않아 실내뿐만 아니라 실외 설치에도 매우 적합하다.  

기계연 정준호 책임연구원은 “나노 투명 스크린 기술은 나노소재와 나노제조기술이 기존 IT기술과 결합해 창출된 최첨단 혁신 기술”이라며 “향후 나노 투명 스크린의 품질 향상을 지속적으로 개선하기 위해 연구 개발해 투명 스크린의 대중화를 선도할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다. 

류석현 기계연 원장은 “이번 연구성과는 기계연이 원천특허기술을 출자해 설립한 연구소기업과 공동으로 실용화 성과를 냈다는 데 매우 의미가 크다”며 “앞으로도 국가전략기술개발과 지역경제 활성화에 크게 기여할 수 있는 기술을 개발하도록 최선을 다하겠다”고 말했다.