폴더블 분야 혁신 오나…POSTECH, 차세대 '서펜타인'구조 시각화 성공

접었다 펴는 폴더블 기능의 차세대 버전인 '서펜타인' 구조를 실시간 분석하고, 시각화하는 기술이 개발됐다.

POSTECH(포항공과대학교)는 전자전기공학과 최수석 교수 연구팀이 스트레쳐블 기술의 핵심인 ‘서펜타인(Serpentine)’ 구조의 변형 과정을 실시간 분석하고 이를 색 변화로 시각화하는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

스트레쳐블 기술은 형태 변형이 유연해 디스플레이와 센서, 반도체뿐 아니라 전자 피부, 생체 모방형 로봇, 스마트 의류 등 다양한 분야에서 주목 중이다.

POSTECH 연구진이 확인한 서펜타인 구조. 손으로 잡아서 늘렸을 때 서페타인 구조의 스트레칭 변화를 색으로 표현했다.(그래픽=POSTECH)

신축성 없는 기존 전자소자들을 신축성과 함께 서로 연결하는 구불구불한 모양의 서펜타인 연결구조의 설계와 최적화가 신축성의 핵심이다.

그러나 기존 스트레쳐블 기술은 서펜타인 구조가 끊어지는 등 물리적 손상이 발생한 후에야 변형 상태를 확인할 수 있다. 이로 인해 설계와 분석을 이론적 시뮬레이션에 의존하거나 이전 스트레칭 과정이나 실시간 관찰은 제한적이었다.

현재는 디스플레이 중심의 벤더블, 폴더블, 롤러블, 슬라이더블 등이 제품화돼 있다. 스트레쳐블은 이들보다 한단계 진화한 기술로 LG디스플레이 등이 상용화를 추진 중이다.

연구팀은 빛의 길이에 해당하는 수백 나노미터 길이의 구조에서 나타나는 구조색(Structural Color) 변화를 기반으로 키랄 액정 엘라스토머(Chiral LC Elastomer, CLCE)를 사용해 서펜타인 구조의 미세한 변형 과정을 실시간으로 관찰하고 색 변화로 정확하고 정밀하게 시각화하는데 성공했다.

CLCE는 카이랄 구조를 가진 액정탄성체다. 당기는 힘이나 변형에 따라 색깔이 변하는 특성이 있다.

한상현 박사과정 연구생은 "이를 통해 색으로 시각화된 서펜타인의 스트레칭 특성을 검증, 확인했다"고 밝혔다.

최수석 교수는 "기존의 복잡한 나노 공정을 거치지 않고도, 실험적 스트레칭과정에서 이해 할 수 없었던 서펜타인 구조의 세밀한 변형을 실시간으로 분석할 수 있는 혁신적인 기술을 제시했다"고 말했다.

최 교수는 "다양한 스트레칭 환경에서 서펜타인 구조를 최적화할 수 있는 설계 지침을 제공, 스트레쳐블 기술의 상용화를 앞당길 수 있을 것"으로 기대했다.

연구는 삼성미래기술육성재단과 산업기술평가원의 스트레쳐블 디스플레이 개발 사업 및 실증 사업의 지원을 받았다.