높은 곳에 떨어져도, 단단한 연필심으로 억지로 긁어도…. 파손은 커녕 흡집하나 남지 않은 스마트폰 액정 보호필름 상용화가 현실화 될 것으로 보인다.

국내 연구진이 소재의 계면을 정밀하게 제어하는 ‘계면 공학’ 기술을 통해, 긁힘에는 강하고 충격에는 유연하게 대응할 수 있는 차세대 보호 소재를 개발해 화제가 되고 있다.광주과학기술원(GIST)은 강홍규 차세대에너지연구소 부소장 연구팀이 소재 자체를 바꾸는 대신, 서로 다른 재료가 만나는 ‘경계면’을 정밀하게 제어하는 전략을 통해 단단하면서도 잘 깨지지 않는 보호필름 제조 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

이번 연구는 긁힘에는 강하지만 충격에 약하거나, 반대로 충격에는 강하지만 쉽게 긁히는 기존 소재의 한계를 동시에 해결한 기술이다. 실제 사용 환경에서 요구되는 내구성을 충족할 수 있는 보호 소재의 구현 가능성을 제시했다는데 의미가 있다.

연구팀은 스크래치 테스트, 낙하·충격 시험, 광학 투과도 측정, 반복 내구성 시험 등을 통해 성능을 종합적으로 검증했다.

그 결과, 연필 경도(7H, 매우 단단한 연필심 수준) 수준의 강한 마찰에도 흠집이 거의 발생하지 않았다. 또한 40J(작은 물체가 빠르게 떨어지는 충격에 해당하는 수준)의 충격에서도 파손 없이 구조 안정성을 유지하는 것으로 확인됐다.

여기에 유기 태양전지 모듈에 적용한 결과, 기존 폴리카보네이트 기반 구조 대비 기계적 안정성과 신뢰성이 모두 향상된 것으로 나타났다.

추가로 실시한 반복 굽힘 시험에서도 성능 저하 없이 유연성이 유지돼 대면적 패널이나 곡면 디스플레이 등 다양한 형태로의 적용 가능성이 확인됐다.

이는 단일 공정 내에서 계면 결합과 구조 형성을 동시에 구현함으로써 표면 경도와 충격 저항성은 물론 광학 특성과 유연성까지 모두 만족시키는 보호 소재 플랫폼을 구현했다는 점에서 높은 평가를 받는다.

강홍규 GIST 차세대에너지연구소 부소장은 “이번 연구는 표면 경도와 충격 저항성 간의 상충 관계를 계면 공학적으로 해결해 두 특성을 동시에 확보한 범용 보호 소재 기술”이라며 “디스플레이, 태양전지, 모빌리티 등 다양한 산업 분야와 대면적 공정에 적용 가능한 플랫폼 기술로 확장될 수 있다”고 말했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 나노 및 소재기술개발사업과 중소벤처기업부 딥테크 팁스 프로그램의 지원을 받았다. 특히 이 기술은 한국발명진흥회의 특허분석평가시스템에서 AA 등급을 획득하며 우수성을 인정받았다.