삼성전자, 차세대 '퀀텀닷'기술 집중 이유…“태양전지·메모리 등 응용 분야 무궁무진”

▲퀀텀닷(양자점, Quantum Dots) 분야의 세계적인 석학들이 참여하는 '제9회국제퀀텀닷컨퍼런스(The 9th International Conference on Quantum Dots)'에서 삼성전자 종합기술원 장혁 부사장(삼성펠로우)이 26일 기조 연설자로 나섰다. (사진제공=삼성전자)

“퀀텀닷은 빛을 받아 전기로 변환이 가능해 태양전지, 메모리, 레이저, QLED 이 외 UV, 바이오 등 다양한 분야에서 발전 가능성이 무궁무진하다.”

퀀텀닷(양자점) 분야의 세계적인 석학들이 참여하는 ‘제9회국제퀀텀닷컨퍼런스’에서 기조 연설자로 나선 삼성전자 종합기술원 장혁 부사장(삼성펠로우)은 퀀텀닷의 무한한 가능성에 대해 이같이 말했다.

퀀텀닷은 빛이나 전류를 받으면 크기에 따라 다양한 색을 내며 입자 크기를 조절하는 것만으로 다양한 색을 만들어낼 수 있을 뿐만 아니라 에너지 효율과 안정성도 높은 반도체 소재다.

퀀텀닷은 중심체로 CdSe(카드뮴셀레나이드), CdTe(카드뮴텔루라이드), CdS(황화카드뮴) 등을 주로 사용해 좋은 성능에도 불구하고 사용이 제한적이었다. 이에 삼성은 비카드뮴 퀀텀닷 기술을 대안으로 잡고 5년간의 연구를 통해 디스플레이 분야에서 큰 성과를 이뤘다. 앞서 소니가 카드뮴을 이용한 퀀텀닷TV를 출시한 바 있지만 카드뮴의 독성 문제로 출시를 철회한 바 있다.

장 부사장은 “삼성전자는 2015년 CES에서 처음으로 퀀텀닷 SUHD TV를 선보였고 올해 또 한번 기술을 더 끌어올려 2세대 퀀텀닷 SUHD TV를 출시했다”며 “삼성에서 퀀텀닷 연구의 핵심은 멀티 쉘(Shell) 구조를 처음 시행했다는 것”이라고 말했다. 이어 “기존 제품보다 소비 전력을 적게 쓰면서 좋은 화질을 구현할 수 있는 방식의 다음 버전을 연구하고 있다”고 덧붙였다.

현재 삼성은 대형 디스플레이분야에 집중해 퀀텀닷 기술 연구를 진행중이다. 장 부사장은 “삼성전자는 현재 TV만 보고 있지만 더 많은 애플리케이션에 적용이 가능하다”며 “태양광을 사용하면 광곽 태양전지로 사용할 수 있고, 자율주행자동차 센서, 바이오 반응을 일으켜서 인체내 마커로 쓸 수 있는 형태의 센서 등 다양한 분야에 응용이 가능한 분야”라고 강조했다.

그는 “TV외에는 어느 분야가 시장으로부터 더 많은 니즈가 있느냐를 생각해보면 그 순서대로 상용화가 될 것”이라며 “얼마나 많은 인력이 퀀텀닷을 연구하느냐에 따라 디바이스에 타깃팅해 연구하게 되면 그 개발 속도가 빨라질 수 있을 것이라 생각한다”고 말했다.

퀀텀닷을 이용한 디스플레이도 다양한 형태로 구현이 가능하다. 퀀텀닷학회 조직위원장인 현택환 서울대 교수는 “퀀텀닷 기술은 입자가 균일하고 광효율성이 중요해 대화면에 구현하는 것이 어려운데 삼성이 그것을 해낸 것”이라며 “향후 디스플레이를 작게 구현하는 것이 중요한데, 스마트폰 뿐 아니라 롤링 디스플레이에서 구기는 디스플레이까지 광효율만 높일 수 있다면 응용 가능성은 상당하다”고 말했다.

이에 장 부사장은 “삼성 스마트폰 디스플레이는 OLED를 사용하고 있는데 소형에서는 소형만의 필요한 것이 있다”며 “퀀텀닷은 공정 자체도 습식 공정을 쓰기에 퀀텀닷은 대형 분야에서 공정 수율이 높다”고 설명하고, 향후 스마트폰 디스플레이 소재의 방향을 제시했다.

마지막으로 그는 “퀀텀닷 기술이 계속 개발되면서 이전에 없던 새로운 기술로 진화 발전해 TV 디스플레이 시장의 성장을 이끌어 갈 것”이라며 “신소재인 퀀텀닷의 결정 구조와 합성 공정을 이해하고 효율을 추가로 높이는 동시에 새로운 기능을 추가하는 연구 개발이 중요하다”고 재차 강조했다.

2년마다 열리는 ‘국제퀀텀닷컨퍼런스’는 세계 최대의 퀀텀닷 기술 관련 학회로 세계 30여개국에서 퀀텀닷 기술 관련 기초·응용 분야의 학계, 산업계 전문가들이 모여 물리ㆍ화학ㆍ재료공학 등의 연구 성과를 공유하는 자리로 마련됐다. 특히, 올해 행사는 400여편이 넘는 논문이 공유되는 등 역대 최대 행사로 진행됐다.