고무줄처럼 늘어나 피부에 붙여쓰는 '올레드' 개발한 삼성전자 연구원들

인사이트삼성전자 종합기술원 스트레처블 헬스 모니터링 시스템. / 삼성전자


[뉴스1] 주성호 기자 = 삼성전자 석학들이 몸에 부착하는 '스트레처블(Stretchable)' 올레드(OLED·유기발광다이오드)를 개발하며 디스플레이 기술을 한 단계 끌어올렸다.


자유자재로 모양을 변형할 수 있는 스트레처블은 '프리폼(free-gorm)' 디스플레이를 구현하는 핵심 기술로 손꼽힌다.


삼성전자 종합기술원은 유기소재랩 소속 연구원들이 사람의 피부에 부착해 몸의 움직임에 따라 정상 작동하는 '스트레처블 센서와 올레드 디스플레이 개발 연구' 결과를 지난 4일(현지시간) 세계적 학술지 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances)에 발표했다고 6일 밝혔다.


스마트 기기의 외형(Form-factor·폼팩터)를 결정하는 디스플레이는 양옆 또는 위아래로 반복해서 접고 펼 수 있는 사격형 플렉시블 디스플레이 분야가 활발하게 연구되고 있다. 최근에는 폴더블을 넘어 롤러블까지 확장된 상태다.


인사이트스트레처블 기기의 새로운 가능성을 입증한 삼성전자 종합기술원 연구진. (왼쪽부터) 삼성전자 종합기술원 유기소재랩 정종원 전문(공동제1저자), 윤영준 전문(교신저자), 이영준 전문(공동제1저자)이 기념사진을 촬영하는 모습.(삼성전자 뉴스룸 제공) © 뉴스1 스트레처블 기기의 새로운 가능성을 입증한 삼성전자 종합기술원 연구진. (왼쪽부터) 삼성전자 종합기술원 유기소재랩 정종원 전문(공동제1저자), 윤영준 전문(교신저자), 이영준 전문(공동제1저자)이 기념사진을 촬영하는 모습. / 삼성전자 뉴스룸


여기서 나아가 현재는 고해상 대화면이면서도 휴대성을 갖춘 차세대 기술로 '프리폼'이 주목받고 있다. 프리폼을 구현하기 위한 핵심 기술로 손꼽히는 것이 고무줄처럼 자유자재로 모양을 변형할 수 있는 스트레처블이다.


이번에 삼성전자 연구원들은 스트레처블 디스플레이의 길이 변화에 따른 기기의 성능 안정성을 구현하는 데에 주력했다. 반도체 공정에 적용이 가능해 스트레처블 기기의 상용화 가능성도 입증했다.


연구진은 스트레처블 올레드 디스플레이와 광혈류 측정(Photoplethysmography, PPG) 센서를 하나의 기기로 통합해 '스트레처블 전자 피부' 폼팩터를 구성했다.


광혈류 측정은 혈관에 발광다이오드(LED) 등의 빛을 투사해 혈액이 통과할 때 혈관의 팽창과 수축에 따라 빛의 반사율이 달라지는 원리를 이용해 맥파를 측정하는 방식이다.


이번 연구에선 탄성력과 복원력이 우수한 고분자 화합물 '엘라스토머'의 조성과 구조를 바꿔 이를 업계 최초로 기존 반도체 공정을 통해 스트레처블 올레드 디스플레이와 광혈류 센서의 기판에 적용한 것이 특징이다.


인사이트삼성전자 서초사옥의 모습/뉴스1


삼성전자 관계자는 "디스플레이와 센서 길이를 30% 늘려도 성능 저하없이 정상 동작하는 것을 확인했다"고 설명했다.


손목 안쪽에 스트레처블 광혈류 측정 심박센서와 올레드 디스플레이의 통합한 전자 피부를 부착해보니 최대 1000회 반복해서 길이를 늘려고 성능의 저하가 없었다고 한다.


윤영준 종합기술원 전문연구원은 "연신 성능이 높은 센서와 디스플레이는 실제 피부와 일체감이 우수하기 때문에 수면, 운동 등 일상에서 제약 없이 장시간 생체 정보를 측정할 수 있는 것이 장점"이라며 "특정 질환을 지닌 환자뿐 아니라 일반인과 영유아를 위한 웨어러블 헬스케어 제품으로 응용 가능성도 클 것으로 기대한다"고 밝혔다.


이번에 삼성전자 연구진이 개발한 전자 피부는 접착성이 우수하고 노이즈 신호가 적어서 지속적인 심박 측정도 가능하다. 또 기존 스트레처블 소재가 아니라 엘라스토머의 내화학성과 내열성을 확보해 향후 고해상 대화면 스트레처블 상용화 가능성을 높였다는 데 의의가 크다는 게 전문가들의 견해다.


정종원 전문연구원은 "전자 피부 해상도와 연신성, 측정 정확도를 양산 수준으로 올려 스트레처블 기기의 상용화에 더 다가가는 것이 목표"라며 "앞으로 전자 피부 심박 센서뿐 아니라 산소 포화도, 근전도, 혈압 등 다양한 생체 신호를 모니터링할 수 있는 스트레처블 센서와 고해상도 프리폼 디스플레이로 확장할 것"이라고 말했다.

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