말아서 휴대할 수 있는 두루마리 형태의 초박형 컴퓨터 모니터 및 TV 제조가 가능한 차세대 디스플레이를 상용화할 수 있는 핵심기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

김봉수 KAIST 화학과 교수(사진) 연구팀은 이른바 '꿈의 디스플레이'로 일컬어지는 '차세대 플렉서블 전계방출 디스플레이(FED)'용 전자발사체(Emitter) 전극을 세계 최초로 만드는 데 성공했다고 13일 밝혔다. 이에 따라 업계의 FED 상용화 시기가 한발 앞당겨질 것으로 전망된다.

FED는 TV브라운관이나 컴퓨터 모니터로 사용되던 CRT와 유사한 자체발광형 디스플레이로 화질이 우수한 CRT와 평면화면 구현이 가능한 PDP의 장점을 동시에 갖는다. 특히 기존 디스플레이에 비해 동영상 구현력이 뛰어나고 색상을 좀 더 밝게 낼 수 있으며 어두운 곳에 있는 물체의 윤곽이나 색상을 섬세하게 표현하는 계조(階調) 표현력도 우수한 것으로 알려졌다.

LCD보다 두께는 얇고 브라운관보다 선명한 화면을 만들 수 있어 전력 소모량이 LCD의 4분의 1,PDP의 6분의 1 정도에 불과하다. 또 제조 과정에서 수은 등 공해 물질이 필요 없고 가격도 기존의 LCD보다 저렴할 것으로 예상된다. 현재 삼성전자 및 소니 등에서 FED 개발에 주력하고 있으며 수년 내 상용화할 가능성이 높다는 것이 업계의 전망이다.

이 같은 장점을 지닌 FED 상용화의 핵심기술은 전자발사체의 성능에 달려 있다. FED는 디스플레이 내부 전자발사체에 전기장이 작용하면 전자가 방출되고 이 전자가 형광체를 발광시키는 원리에 따라 화면에 영상이나 이미지를 나타낸다. FED는 상하판으로 구성된 이중 구조로 상판(양극판)에는 형광물질이 발라져 있고 하판(음극판)에는 미세한 마이크로미터(㎛) 크기의 전자발사체들이 무수히 부착된 구조를 갖고 있다.

연구진은 전자발사체 소자 재료로 흑연을 나노미터(㎚) 두께로 얇게 저민 그래핀을 이용했다. 여러 층의 그래핀 사이에 코발트 게르마늄(Co-Ge) 합금으로 만든 나노선을 부착,연결하는 방법으로 전자발사체를 만들어 낸 것.

김봉수 교수는 "이번에 개발된 전극소자는 그간 전자발사체 소자로 연구되던 탄소나노튜브(CNT)보다 뛰어난 전기전도성과 열전도성을 지니고 있다"며 "전자방출력이나 내구성 면에서도 우수하다"고 설명했다. 탄소나노튜브는 화면이 깜빡거리는 현상이 나타나거나 내구성이 떨어지는 단점이 있는 것으로 알려져 있다.

김 교수는 "이번 연구 성과는 차세대 디스플레이 시장을 선도할 수 있는 핵심 원천기술이 될 것"이라며 "초박형 두루마리 컴퓨터 등 다양한 제조 분야에서 활용할 수 있다"고 밝혔다. 이번 연구 결과는 신소재 분야의 세계적 학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈 (Advanced Materials)' 온라인판 11월5일자에 게재됐다. 국내 · 외 특허도 출원됐다.

임기훈 기자 shagger@hankyung.com