삼성전자 SK하이닉스 삼성디스플레이 LG디스플레이는 세계 반도체·디스플레이를 주도하고 있다. 하지만 이를 만들기 위한 소재·부품·장비(소부장)는 해외의존도가 높다. 지난 10여년 줄곧 지적했던 문제다. 일본 수출규제는 한국 기업의 약점을 부각했다. <디지털데일리>는 소부장 육성을 위해선 무엇이 필요한지, 우리 기업은 어떤 노력을 하고 있는지 등 유망기업을 만나 현장의 목소리를 들어봤다.<편집자주>

[디지털데일리 김도현 기자] 디스플레이 시장이 액정표시장치(LCD)에서 유기발광다이오드(OLED)로 전환되고 있다. 스마트폰, PC, TV 등에 확대 적용되는 덕분이다. OLED 분야는 국내 업체가 주도적이지만 주요 소재 등은 해외 의존도가 높은 편이다.

핵심인 파인메탈마스크(FMM)는 일본 다이니폰프린팅(DNP)가 사실상 독점 중이다. FMM은 미세한 구멍이 뚫린 마스크로 OLED 증착 공정에서 쓰인다. 증착은 진공 상태에서 유기물 소스를 가열해 RGB(레드·그린·블루) 서브 픽셀을 기판에 새기는 작업이다. FMM는 서브 픽셀이 섞이지 않고 제 자리에 위치할 수 있도록 한다. 모양 자와 같은 역할이다.

FMM은 만드는 방식에 따라 에칭(식각)과 비에칭으로 나뉜다. 업계 1위 DNP는 인바(니켈·철 합금)를 얇게 압연해 에칭으로 패턴을 새긴 뒤 구멍을 뚫어 FMM을 만든다. 국내 풍월정밀, 오럼머터리얼도 같은 방법으로 FMM 개발에 나선 상태다.

다만 에칭 방식은 공정 특성상 두께 20~30마이크로미터(㎛)가 한계이며 홀의 모양이 균일하지 않아 미세 증착이 어렵다. 이 때문에 800ppi(pixel per inch) 이상 구현이 어렵다.
대안으로 등장한 게 전주도금 방식이다. 인바를 이온화된 전해용액으로 녹인 뒤 전기적 충격을 가해 패턴화된 기판에 도금하는 기술이다. 웨이브일렉트로닉스, 필옵틱스 등이 도전 중이다.
문제는 열팽창계수(CTE)를 낮추지 못해 증착 시 열이 가해지면 FMM 구멍이 늘어난다는 점이다. 웨이브일렉트로닉스는 중국 업체에 샘플까지 제공했지만 상용화에 어려움을 겪고 있으며 필옵틱스는 FMM 국책과제에서 APS홀딩스에 밀렸다. DNP마저도 전주도금 분야에서는 제자리걸음 중인 것으로 전해진다. 결과적으로 CTE 이슈를 해결하지 못한 탓이다.

지난 26일 만난 로쏘켐텍 정해상 대표는 “그동안 에칭과 전주도금의 CTE는 각각 1~2, 4 이상이었다. 고객사에서는 FMM CTE가 2 이하이기를 원한다”며 “지난해 말 자체 개발한 첨가제를 넣으면서 여러 비율을 실험한 결과 전주도금 FMM의 CTE를 절반 이상 낮췄다”고 설명했다.

웨이브일렉트로닉스 출신 정 대표는 전주도금 FMM 시장 개척을 위해 지난 2013년 로쏘켐텍을 설립했다. 하지만 그 역시 CTE 개선에 어려움을 겪었고 회사가 수익을 내지 못하면서 포기 직전 단계까지 갔다.

정 대표는 “우연히 CTE를 2 이하로 낮추는 데 성공하면서 특수 첨가제를 기반으로 니켈, 철 등의 조합을 바꿔가면서 꾸준히 실험했다. 올해 들어 지속 연구한 끝에 1 중반대 CTE를 안정적으로 구현할 수 있게 됐다”고 말했다.
전주도금 방식은 FMM 구멍을 일정하게 생성하기 때문에 ppi를 대폭 높일 수 있다는 강점이 있다. 현재 스마트폰 OLED ppi가 450~570 수준인데 전주도금은 최대 3000ppi까지 달성할 수 있다는 평가가 나온다. 초고해상도의 디스플레이가 필요하 가상현실(VR) 증강현실(AR) 등 분야에 도입할 OLED를 만들 수 있다는 의미다.

로쏘켐텍은 이번 연구 성과를 계기로 전주도금 FMM을 개발 중인 업체들과 협업을 준비할 예정이다. 회사 규모상 자체 FMM 생산라인을 만들 수 없기 때문이다.

첨가제, 원재료 비율 등의 노하우를 제공해 사업화하겠다는 계획이다. 이미 시도 중인 웨이브일렉트로닉스, 필옵틱스 등이 후보군이다. 관련 특허를 보유한 삼성디스플레이도 향후 공략 대상이다.

정 대표는 “중소형 OLED 활용도가 대폭 늘어나고 있다. 좀 더 화질이 향상된 제품을 만들기 위해서는 전주도금 FMM이 필수적”이라며 “이를 상용화할 수 있도록 노력하겠다”고 강조했다.

<김도현 기자>dobest@ddaily.co.kr