휘고 돌돌 말리는 TV 탄생시킨 폴리이미드 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (117)

TV 모니터는 무조건 평면이어야 한다? 과거엔 디스플레이는 무조건 딱딱한 평면이 당연하다고 여겼었죠. 하지만 최근에는 휘어지는 곡선형 TV와 모니터, 돌돌 말리는 제품까지 다양한 플렉서블 디스플레이가 출시되면서 고정관념이 바뀌고 있습니다.

이러한 플렉서블 디스플레이를 구현할 수 있는 것은 바로 기존의 유리 대신 가볍고 유연한 플라스틱 소재인 폴리이미드(polyimide·PI)를 사용했기 때문입니다.

오늘은 화학으로 더욱 발전하고 있는 디스플레이에 대해 알아보도록 하겠습니다.

◆돌돌 말리는 롤러블(Rollable) TV의 등장

2016년 미국 라스베이거스에서 열린 CES(소비자가전쇼)에서 롤러블(Rollable) TV가 처음 공개됐을 때 큰 화제가 되었는데요. 이는 기존 직사각형으로 고정돼 있던 디스플레이의 틀을 완전히 깨는 계기가 되었습니다.

화면이 두루마리 휴지처럼 돌돌 말리는 롤러블 TV를 만들려면 고온에서 진행되는 제조 공정을 버틸 수 있는 기판이 필요한데, 무엇보다 열이 가해져도 팽창하거나 수축하지 않고 원형을 유지하는 소재의 안정성이 중요합니다.

◆플렉서블 디스플레이 소재 투명 폴리이미드

휘거나 돌돌 말리는 플렉서블 디스플레이의 소재는 플라스틱 유기발광다이오드(OLED) 즉 POLED입니다. 이는 역시 플라스틱 소재인 투명 폴리이미드(CPI·Colorless Polyimide) 필름으로 마감되어 있는데요. CIP 필름은 유리처럼 투명하지만 단단한 플라스틱 소재이며, 형태를 자유롭게 변경할 수 있고 압력을 가해도 쉽게 깨지지 않습니다.

◆폴리이미드의 등장

폴리이미드는 1962년 우주 개발에 쓸 목적으로 고안된 대표적인 고내열 엔지니어링 플라스틱으로, 69년 미 항공우주국(NASA)이 쏘아올린 ’아폴로 11호’의 달 탐사 임무를 위해 제작된 우주복(사진)에 이용된 소재로도 잘 알려져 있습니다.

80년 미국 인텔사가 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)에 사용하면서 그 활용 범위와 이용량이 급격히 늘어났는데요.

현재 스마트폰과 TV, 반도체, 군사용 장비까지 다양한 분야의 소재로 쓰이고 있습니다.

◆폴리이미드의 특징

폴리이미드는 열적 안정성을 가진 고분자 물질로, 우수한 기계적 강도와 내화학성, 내후성, 내열성을 자랑합니다. 영하 273도∼영상 400도 광범위한 온도 범위에서 물성이 변하지 않는 특성도 있습니다.

또한 전기 절연성과 유연성, 불연성을 지녀 전자 및 광학 분야에 이르기까지 고기능성 고분자 재료로 각광받고 있는데요.

디스플레이 제품의 경량화 및 소형화가 진행되면서 기존 유리를 대체할 수 있는 고분자 기판 재료로도 활용되고 있습니다.

이처럼 디스플레이와 플라스틱 화학기술의 만남은 기존의 딱딱한 사각형 틀을 벗어나 곡선 형태로 휘어진 ‘커브드’(Curved), 일정 부분을 큰 각도로 구부린 ’벤디드’(Bended), 접는 ’폴더블’(Foldable), ‘롤러블’, 그리고 고무처럼 쭉쭉 늘어나는 ‘스트레처블’(Stretchable) 디스플레이까지 탄생시키고 있습니다.

첨단 IT(정보기술)로 새롭게 탄생하는 미래의 신제품들과 앞으로 더욱 진보하는 플라스틱 화학기술이 기대됩니다.

한화케미칼 블로거

*이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.