폴더블 스마트폰 전면필름, 흠집나면 스스로 회복하는 기술 개발

정용채 KIST 센터장 연구팀, 자가치유하는 CPI 개발
"이르면 2년 후 상용화 목표… 성능 개선 연구 계속"

CPI에 가로줄로 흠집이 난 모습(왼쪽)과 이를 자가 치유하는 모습(오른쪽)./KIST 제공

삼성전자의 갤럭시 폴드1과 화웨이·모토로라의 폴더블(접을 수 있는) 스마트폰의 전면필름 소재로 쓰인 투명폴리이미드(CPI)가 스스로 손상을 회복할 수 있도록 하는 국내 기술이 개발됐다. 연구팀은 이르면 2년 후 상용화하겠다는 계획이다.

한국과학기술연구원(KIST)은 정용채 구조융복합소재연구센터장 연구팀이 한학수 연세대 교수와 함께 자가 치유 투명 전자소재를 개발했다고 19일 밝혔다.

CPI는 유리처럼 투명하면서도 수십만번 접어도 손상되지 않아 폴더블 디스플레이, 태양전지, 항공우주장비에 활용되고 있다. 플라스틱 소재인 만큼 유리보다 강도가 낮아 외부 충격에 비교적 쉽게 손상된다는 단점이 있어, 이를 보완하기 위한 연구가 이뤄지고 있다. 삼성전자는 2세대 폴더블 스마트폰인 Z폴드2에서는 CPI를 초박막강화유리(UTG)로 교체한 바 있다.

연구팀은 CPI의 장점을 살리면서도 약한 내구성을 보완하고자 식물에서 추출한 기름인 아마인유(아마씨유)를 활용했다. 아마인유는 섭씨 영상 25도의 상온에서 쉽게 굳는 성질이 있어 미술품 등을 보호하기 위한 코팅 재료로 쓰이고 있다.

자가치유 CPI의 제조과정. 아마인유를 담은 마이크로 캡슐을 CPI 위에 코팅했다./KIST 제공

연구팀은 아마인유를 담은 마이크로미터(μm·100만분의 1미터) 크기의 캡슐을 만든 후, 이것을 실리콘과 섞어 CPI 위에 코팅했다. CPI에 흡집이나 균열이 발생하면 마이크로 캡슐이 터져 아마인유가 흘러나온다. 손상된 부분으로 스며든 아마인유가 굳으면 원래 상태로 회복된다.

실험결과 손상 발생 후 20분만에 손상의 95%를 복원하는 것으로 나타났다. 자외선을 쬐면 치유 속도를 더 높일 수 있다.

연구팀은 본 기술의 상용화 시점을 이르면 2년 후로 내다보고 있다. 정 센터장은 "치유 능력을 높이고 제조공정을 개발하기 위한 후속 연구를 진행할 것"이라고 말했다.

그는 이어 "CPI의 수명 문제를 해결해 소재의 응용 범위를 넓힌 데 의의가 있다"며 "아마인유 없이 CPI 자체가 자가치유할 수 있는 기술도 개발 중으로, 내년 상반기에 학계에 발표할 수 있을 것"이라고 했다.

연구성과는 국제학술지 ‘컴포지트 파트 B: 엔지니어링(Composite Part B: Engineering)’ 최신호에 게재됐다.

김윤수 기자(kysme@chosunbiz.com)

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