생기원, 접힘 주름 해소 코팅소재 개발...폴더블 디스플레이 활용 가능

홍성우 수석연구원이 개발 첨가제를 적용한 고경도 자가치유 코팅소재를 확인하고 있다.

폴더블 디스플레이의 접힘 주름을 해소할 수 있는 기술이 국내에서 개발됐다.

한국생산기술연구원(원장 이상목)은 홍성우 녹색순환연구부문 수석연구원과 고민재 한양대 화학공학과 교수 공동 연구팀이 흠집이 잘 나지 않고, 단시간에 긁힘이 복구되며, 수십만 번 접어도 손상 없는 코팅 소재를 개발했다고 22일 밝혔다.

폴더블 디스플레이 표면은 외부 접촉이나 반복적인 접힘으로 쉽게 눌리거나 긁힘이 발생한다. 이런 손상이 누적되면 화면 선명도가 낮아지고, 터치 감도가 둔해져 제품 품질에 영향을 줄 수 있다.

그런데 기존 디스플레이 표면 코팅은 표면을 단단하게 만들수록 스스로 회복하는 능력이 떨어지고, 자가치유 성능을 높이면 긁힘 보호 기능이 제한된다.

연구팀은 이런 상충(트레이드 오프) 현상을 해결하고자 코팅 소재에서 표면과 내부의 역할을 분리하는 새로운 코팅 설계 방식을 도입했다. 개발 첨가제는 코팅막이 굳어지는 과정에서 물 위의 기름처럼 스스로 표면 쪽으로 이동하고, 나노미터(㎚) 크기로 뭉쳐 이원화된 구조를 형성한다.

코팅 구조 모식도 및 자기 치유 결과

코팅 표면에는 뭉쳐진 첨가제가 단단한 보호층을 이뤄 외부 물리 자극이나 화학 물질 노출 손상을 막는다. 코팅 내부는 첨가제와 고분자 사슬이 강하게 상호작용해, 긁힘으로 벌어진 구조를 메우며 상온에서도 표면 흠집을 빠르게 회복시킨다.

개발 코팅 소재는 자가치유 및 표면 보호 성능, 반복 굽힘 내구성, 화학적 안정성을 동시에 갖춘 것으로 나타났다.

연필 경도 시험 결과 '4H' 수준으로, 손톱이나 동전 등에 쉽게 긁히지 않고, 긁힘도 상온에서 약 10초 내에 사라졌다. 접힘 반경 1.5㎜ 조건에서 20만회 이상 굽힘 시험을 반복하고, 톨루엔에 18시간 이상 담가두는 내화학성 시험에서도 균열이나 박리, 투명도 저하가 없었다.

기존 코팅 생산 공정에 적용할 수 있다는 장점도 있다. 홍성우 수석은 “기존 생산 공정에 첨가제만 추가하면 구현할 수 있어 폴더블 디스플레이는 물론 자동차, 고부가 전자제품 등 다양한 표면 보호 코팅 분야로 활용할 수 있다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 '케미컬 엔지니어링 저널' 지난해 12월 온라인판에 게재됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com

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