피부에 붙이면 늘어나는 OLED…세계가 놀란 SF급 삼성 신기술

삼성전자 종합기술원 스트레처블 헬스 모니터링 시스템. /사진제공=삼성전자

화면이 고무줄처럼 늘었다가 줄어드는 '스트레처블(Stretchable·늘릴 수 있는) 디스플레이' 기술을 삼성전자가 개발했다. 사람의 피부에 붙여 몸의 움직임에 따라 늘었다 줄어드는 웨어러블 기기 등으로 활용할 수 있을 것으로 보인다.

삼성전자 종합기술원은 '스트레처블 센서와 OLED(유기발광다이오드) 디스플레이 개발 연구' 결과를 지난 4일(미국 현지시간) 세계적인 학술지 '사이언스 어드밴시스'에 발표했다고 6일 밝혔다.

이 연구는 길이가 변해도 기기의 성능이 유지되는 디스플레이에 관한 것이다. 최근 스마트폰이나 TV 등에 활용되는 벤더블(구부릴 수 있는)이나 폴더블(접을 수 있는), 롤러블(둘둘 말 수 있는) 디스플레이를 넘어 디스플레이 전체가 자유롭게 변형되는 소재에 대한 연구 결과다.

연구진은 탄성력과 복원력이 우수한 고분자 화합물 '엘라스토머'의 조성과 구조를 바꾼 뒤 업계 최초로 기존 반도체 공정을 통해 스트레처블 OLED 디스플레이에 적용했다. 이 디스플레이를 광혈류 측정 센서와 하나의 기기로 통합해 만든 '스트레처블 전자 피부'는 디스플레이와 센서의 길이를 30%까지 늘려도 성능 저하 없이 정상 동작하는 것으로 확인됐다고 삼성전자는 밝혔다.

스트레처블 기기의 새로운 가능성을 입증한 삼성전자 종합기술원 연구진. 왼쪽부터 삼성전자 종합기술원 유기소재랩 정종원 전문(공동제1저자), 윤영준 전문(교신저자), 이영준 전문(공동제1저자). /사진제공=삼성전자

광혈류 측정이란 혈관에 LED(발광다이오드) 등의 빛을 투사해 혈액이 통과할 때 혈관의 팽창과 수축에 따라 빛의 반사율이 달라지는 원리로 맥파를 측정하는 방법이다. 연구진은 손목 안쪽에 '스트레처블 전자 피부'를 부착해 요골동맥(앞 팔의 바깥쪽을 통하는 동맥으로 보통 맥을 짚는 동맥)을 통해 심박 신호를 측정했다.

연구진에 따르면 1000회 반복해 길이를 늘려도 디스플레이와 센서가 안정적으로 구동했다. 특히 광혈류 센서는 손목이 움직일 때를 기준으로 고정형 실리콘 센서보다 2.4배 높은 심박 신호를 추출하는 결과를 얻었다. 실제 피부와 일체감이 우수하기 때문에 수면, 운동 등 일상에서 제약 없이 장시간 생체 정보를 측정할 수 있다는 설명이다. 특정 질환을 지닌 환자뿐 아니라 일반인과 영유아를 위한 웨어러블 헬스케어 제품으로 응용 가능성이 큰 것으로 보인다.

전문가들은 삼성전자의 연구결과가 기존 스트레처블 소재가 아니라 엘라스토머의 내화학성과 내열성을 확보했다는 점에서 향후 고해상 대화면 스트레처블 상용화 가능성도 높다고 평가한다.


정종원 종합기술원 전문연구원은 "전자 피부 해상도와 탄력성, 측정 정확도 등을 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.