내년에 터치스크린용 희토류 대체소재 국산화

전량 수입에 의존하는 희토류 광물을 이용하는 스마트폰과 태블릿 터치스크린용 투명전극필름 재료가 내년 상반기에는 국내에서 양산된다.

26일 이엘케이, 미래나노텍, 에스에스디 등 소재업체들이 이르면 올 4분기, 늦어도 내년 상반기부터 유력한 ITO 대체소재로 꼽히는 메탈 메쉬 형태의 터치스크린용 투명전극필름 양산을 준비중이다.

이들업계는 희토류 금속으로 분류되는 인듐의 공급리스크를 상쇄하면서 원가절감이 가능해질 것으로 기대하고 있다. 특히 대형 터치스크린 제작이나 휘어지는 형태의 차세대 플렉서블 디스플레이 제작에 애로가 있었던 ITO의 단점을 해소하면서 터치스크린 대형화와 유연화 기술 개발에도 도움을 줄 것으로 보인다.

현재 국내 IT기기 제조업체들의 터치스크린 탑재 기기 생산이 급증세를 보이면서 기존 터치스크린용 ITO 필름의 주원료로 쓰이는 인듐(Indium) 수급분균형 우려도 커지는 상황이다. 인듐의 경우 전 세계 생산량의 58%가 중국에 집중돼있다. 현재 대부분의 국내 터치스크린패널 업체들이 일본 기업들로부터 희토류를 가공한 소재를 수입해 쓰면서 국산화율은 5% 수준에 머물고 있다.

때문에 일반적으로 터치스크린 원가의 37~40%를 차지하는 ITO 필름을 메탈, 은나노, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀 등으로 대체하려는 연구개발이 진행되고 있다. 그 중에서도 메탈 메쉬 형태가 낮은 저항값 등의 장점으로 유력한 대체 후보로 꼽히고 있다.메탈 메쉬는 투명한 글래스 위에 메탈이 직교형태로 이뤄지며 기존 터치패널에 사용되는 ITO 투명전극 대신 금속을 미세하게 패널에 입히는 방식으로 제작된다. 금속의 특성상 투과율이 0에 가깝다는 한계를 극복하기 위해 금속을 격자 형태로 배치해 투과율이 높이는 방식을 택해 평균 95%의 투과율 확보가 가능한 것으로 알려졌다.

또 금속의 특성상 낮은 저항값이 낮은 장점으로 올인원PC나 디지털사이니지 등 대형 디스플레이 패널에 탑재될 경우 원가경쟁력을 상승시킬 수 있다. 특히 상온에서 인쇄전자 기술을 이용해 직접 메탈 메시를 형성하는 프린팅 방식에 롤투롤(R2R) 공정이 도입되면 대폭 원가 절감이 가능할 것으로 내다보고 있다.

해외에서는 이미 메탈 메쉬 방식으로 제품 개발을 완료하고 터치스크린용 투명전극을 공급하는 업체들이 나타났다. 미국 TSP 센서 칩 전문업체 아트멜과 디스플레이 전문회사 유니픽셀은 각각 ‘엑스센스(Xsence)’와 ‘유니보스(UniBoss)’라는 상품을 판매 중이다.

우리나라에서도 정부 차원에서 인듐 없이 터치스크린용 투명전극을 만들 수 있도록 소재 개발을 독려하면서 국산화를 시도하고 있다. 지식경제부는 이미 여러 경로로 터치에 대한 지원을 하고 있다. 특히 10대 차세대 핵심소재 개발사업(WPM)을 통해 잉크테크를 주관사로 투명전극 소재에 대한 대규모 연구개발이 진행 중이다.

안성덕 한국전자통신연구원 책임연구원은 “ITO 대체소재로 실버잉크나 나노와이어가 개발된 상태지만 이를 적용한 터치 시장은 아직 상용화되지 않았다”면서 “해외에서도 연구개발을 넘어서 이를 상품화하는 회사들이 나타나고 있으며 국내에서도 저항 문제가 거의 해결된 만큼 신뢰성을 높이고 공정비용 절감을 통해 가격을 낮추는 등에 대한 개발이 진행 중”이라고 설명했다.

메탈 메시 방식은 기존 ITO의 한계로 꼽혔던 터치스크린 대형화나 플렉서블 디스플레이 개발에도 이점을 가질 것으로 보인다. 현재 주로 사용하는 ITO의 경우 대면적화 과정에서 저항값 문제에 봉착해 드라이버IC가 획기적으로 개선되지 않는 이상 노트북 이상으로 화면크기를 늘리기 어려운 상태다. 플렉서블 디스플레이에도 적용할 수 없는 단점이 있다.이들 업체는 현재 연구개발 막바지에 이른 메탈 메시 방식 투명전극필름이 양산 단계의 마무리 단계인 전반적인 제조공정에 대한 끝마무리 기술에 전력하고 있다.