[Tech 스토리] 삼성이 야심차게 픽한 디스플레이의 미래 먹거리 'QD'

기사입력 : 2020년12월13일 07:07

최종수정 : 2020년12월13일 07:07

QD(퀀텀닷), 크기에 따라 다른 색깔 구현
삼성디스플레이, QD디스플레이에 13조 투자
QD디스플레이 넘어 QNED...기술력으로 중국 대응

[편집자주] 기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 구윤모 기자 = 영화 '어벤져스 엔드게임'을 보셨나요?

전편인 '어벤져스 인피니티 워'에서 지구는 악당 타노스의 '핑거 스냅'으로 인구의 절반이 사라지는 최대 위기를 맞게 되죠. 그러나 어벤져스 영웅들은 '양자(물리량이 취할 수 있는 최소량)역학'을 이용한 시간 여행을 통해 타노스를 물리치고 지구를 구해냅니다. 양자 세계는 우리가 눈으로 보고 직관적으로 생각하는 것과는 다른 방식으로 굴러간다는 아이디어가 이용된 공상과학이야기입니다.

이처럼 영화에서만 나오는 줄 알았던 양자가 사실은 꽤 오래 전부터 우리 가까이에 있었다고 합니다. 특히 최근에는 우리가 매일 접하는 디스플레이 분야에서 주로 언급되고 있는데요. 바로 양자점 즉, QD(Quantum Dot. 퀀텀닷)입니다. 오늘은 이 QD가 활용된 QD디스플레이에 대해 알아보겠습니다.

[서울=뉴스핌] 구윤모 기자 = 퀀텀닷 크기에 따른 색 변화 [사진=삼성전자 뉴스룸] 2020.12.11 iamkym@newspim.com

◆ QD란

우선 QD디스플레이를 알아보기 전에 QD가 무엇인지 살펴보겠습니다.

QD는 수㎚(나노미터·1㎚는 10억 분의 1m) 크기의 반도체 입자를 뜻합니다. 우리말로 풀이하면 양자점이라고 불립니다.

QD가 디스플레이 업계에서 중요하게 활용되는 이유는 발광원을 통해 빛 에너지를 받은 QD가 스스로 색을 내기 때문입니다. 특히 입자가 아주 작기 때문에 같은 소재, 같은 방식으로 만든 반도체라고 해도 크기만 조절하면 각기 다른 색깔을 내는 것이 특징입니다.

예를 들어 약 5~6㎚ 크기의 QD가 빛 에너지를 흡수하면 오렌지 또는 빨간색의 파장에 해당하는 에너지를 방출하고, 이보다 작은 크기면 파란색 또는 초록색 범위의 빛을 방출하는 식입니다.

QD는 기본적으로 '코어(Core)+쉘(Shell)+리간드(Ligand)'의 구조로 이뤄져 있습니다. 코어가 발광을 담당한다면, 쉘은 발광 효율과 수명을 높여주기 위해 코어를 감싸고 있는 부분입니다. 가장 외곽에 존재하는 리간드는 나노 입자들이 뭉치지 않고 거리를 유지해 빛을 잘 낼 수 있도록 돕습니다.

QD의 가장 큰 장점은 빛 파장 폭이 좁아 색 순도가 높으며 전방위로 빛을 발산할 수 있는 점입니다. 이런 특성을 활용해 빛의 삼원색(빨강/초록/파랑)을 넓고 세밀하게 표현할 수 있어 기존 방식보다 자연색을 정확하게 재현할 수 있으며, 정면과 측면 간 휘도 및 색의 차이가 없도록 구현할 수 있습니다.

QD-OLED 구조. [사진=삼성디스플레이 블로그]

◆ LCD 접은 삼성디스플레이, QD디스플레이 '13조 투자'

현재 삼성전자가 야심차게 주력하는 프리미엄 TV 라인업은 퀀텀닷발광다이오드(QLED) TV인데요. QLED TV는 액정표시장치(LCD) TV 범주에 들어가지만 QD가 활용된다는 점에서 약간의 차별점이 있습니다.

즉 기존 백라이트에 QD 소재의 필름이 사용되는데요. 일반 컬러필터가 색을 걸러낸다면, QD 컬러필터는 오히려 색을 증폭시킨다는 점이 QLED TV의 강점입니다.

하지만 최근 중국의 저가 LCD TV 공세 속에 삼성은 LCD 이외에 새로운 돌파구가 필요했습니다. 이에 이재용 삼성전자 부회장이 디스플레이 산업의 미래 먹거리로 점찍은 것이 바로 QD디스플레이입니다.

지난해 10월 삼성디스플레이는 오는 2025년까지 13조1000억원을 QD디스플레이 생산을 위해 투자하겠다고 발표했는데요. 특히 최근 최주선 삼성디스플레이 신임 대표이사가 이달 중 QD디스플레이 패널 시험 생산에 돌입한다고 밝히면서 다시 한번 이슈가 되고 있습니다.

삼성이 이처럼 공들이고 있는 QD디스플레이는 QD와 유기발광다이오드(OLED)가 결합된 QD-OLED를 의미합니다. LCD에서 사용하는 백라이트가 아닌 블루 OLED를 발광원으로 사용하고 그 위에 QD 컬러필터를 입혀 색을 변환하는 형태입니다. 앞서 살펴 본 QD의 장점에 OLED의 장점이 더해지는 구조죠.

스스로 빛을 내는 OLED를 발광원으로 사용하기 때문에 검정색 구현에 더욱 유리합니다. 무엇보다 백라이트가 필요 없으므로 두께는 더 얇아져 '폴더블'이나 '롤러블' 등 다양한 디자인 변화도 가능하다는 것이 큰 장점입니다.

1일 충남 아산에서 열린 'QD 설비 반입식'에 참석한 이동훈 삼성디스플레이 사장(왼쪽에서 여덟번째)이 다른 관계자들과 화이팅을 외치고 있는 모습<사진=삼성디스플레이 제공>

◆ QD디스플레이 이후에는...'QNED'

디스플레이 업계에서는 QD디스플레이 다음으로 퀀텀닷나노발광다이오드(QNED)가 차세대 디스플레이 기술이 될 것으로 보고 있는데요. 현재 삼성디스플레이가 QD디스플레이와 함께 QNED 개발도 진행 중인 것으로 알려져 있습니다.

둘의 차이를 살펴보면, QD디스플레이가 발광원으로 블루 OLED를 쓴다면 QNED는 무기물인 블루 나노로드 LED를 사용합니다. 무기물을 발광원으로 사용해 유기화합물 기반 OLED의 가장 큰 단점인 '번인 현상(화면 잔상)'에서 자유롭다는 것이 특징입니다. 또 수명은 더 길어지고 전력 소모는 낮출 수 있습니다. 무엇보다 QD디스플레이와 구조상 차이가 발광원 뿐이기에 기존 생산공정과도 거의 유사한 형태라고 합니다.

삼성디스플레이는 지난 9월 국내외에서 이 QNED 관련 상표를 출원했는데요. 여기서 주목할 점은 LG전자가 먼저 QNED 상표 출원 움직임을 보였다는 점입니다. 앞서 LG전자는 삼성디스플레이보다 약 20여일 앞서 한국, 미국 등에서 QNED 등 상표권을 출원했습니다.

다만 아직까지 LG전자, LG디스플레이에서 QNED 관련 기술을 개발하고 있는지는 공식적으로 밝혀진 바가 없습니다. 일각에서는 삼성과 LG가 벌써부터 QNED를 놓고 상표권 경쟁에 돌입한 만큼, 미래에는 QNED가 차세대 디스플레이로 자리잡을 것이란 관측도 내놓고 있습니다.

최근 BOE 등 중국 업체들이 저가 LCD 공세와 더불어 QD 분야에 대한 투자도 늘리고 있다는 소식이 들려옵니다. 한국 기업들에 대한 추격의 고삐를 바짝 죄고 있는 분위기인데요. 이에 한국 디스플레이 산업을 우려하는 목소리도 작지 않습니다. 한국 기업들이 이에 맞서 타노스의 핑거 스냅과 같은 강력한 디스플레이 기술력 '한 방'을 보여주길 기대해봅니다.

iamkym@newspim.com

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[단독] 해군 2030~2040년 '건함계획' 발표 [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자= 해군이 2030년대부터 2040년까지 한국형 이지스함(KDDX)을 3차까지 진행해 총 18척을 확보하고, 장보고IV 사업을 새로 시작하고, 해상초계기를 추가로 도입하기로 하는 등 새로운 '건함계획'과 '해상초계 전력 계획'을 마련한 것으로 확인됐다. 해군의 이 같은 움직임은 북한이 지난 10일 노동당 창건 80주년 열병식에서 각종 전술핵 탑재 무기와 신형 전략무기 체계를 대거 공개하며 대남 위협 수위를 끌어올리고 있는 데 따른 대응 차원으로 풀이된다. 특히 북한의 신형 잠수함발사탄도미사일(SLBM)과 초음속 순항미사일 2종, 그리고 5000톤급 신형 구축함 최현함의 장거리 타격 능력 강화 정황이 확인되면서, 우리 군의 대응체계와 방어공백에 대한 우려가 커지고 있는 데 따른 것이다. 한화오션이 서울ADEX에 선보인 한국형 이지스함(KDDX) 모형. [사진=디펜스타임스 제공] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆한국형 차기 이지스 구축함(KDDX) 12척 추가 건조 = 해군은 최우선으로 만재배수량 8000톤급 한국형 차기 이지스 구축함(KDDX) 추가 전력 확보에 나서기로 했다. 해군은 세종대왕급(세종대왕함, 율곡이이함, 서애류성룡함) 구축함, 정조대왕급(정조대왕함, 다산정약용함, 3번함 건조 중) 구축함 등 이지스 구축함 6척 확보와 함께 KDDX를 최대 18척까지 보유하겠다는 계획을 수립했다. KDDX 사업은 배 선체부터 전투 체계, 레이더 등 무장을 국내 기술로 만드는 국산 구축함 사업이다. 미니 이지스함 6척을 건조한다. 신형 군함을 도입하는 7조8000억 원 규모의 KDDX 사업은 방위사업청이 우왕좌왕 하는 사이 진전되지 않고 있음에도, 해군이 KDDX Batch-Ⅱ, KDDXⅡ 사업을 만들어 국산 이지스함을 추가로 확보하려는 계획을 세운 것은 한미 간 '기술 이전 문제' 때문으로 보인다. 국민의힘 강대식 의원이 19일 해군본부에서 제출받은 자료에 따르면, 해군은 지난해 6월 미 해군 측에 서한을 보내 "북한 위협 대응을 위해 정조대왕급 이지스함과 SM-3/6 함대공미사일 확보 등을 추진 중이지만, 이지스함 전투력을 크게 높이는 협동교전능력(CEC) 미탑재로 초수평선, 장거리 대공표적 대응 능력이 제한되고 있다"며 대한(對韓) 수출을 요청했다. CEC는 지구의 곡면 특성을 감안, 여러 함선과 항공기에서 레이더 등으로 추적·확보된 표적정보를 고용량 네트워크를 통해 실시간 융합·분배해서 공통 표적을 산출, 원격교전을 치를 수 있도록 지원하는 체계다. 이에 대해 미 해군은 같은 해 8월 답신에서 "미 정부의 수출통제 및 기술이전 정책은 한국에 대한 CEC 수출을 지원하지 않는다"며 거부 의사를 밝혔다. 미 해군은 거부의 이유로 밝힌 '수출통제 및 기술이전 정책'이 무엇을 의미하는지 구체적으로 명시하지 않았다. 호주는 2018년 호바트(Hobart)급 방공구축함, 일본은 2020년 8번째 이지스함이자 아타고급의 개량형인 마야급 이지스함에 CEC를 탑재하도록 허용했지만, 한국에는 CEC를 판매할 의사가 없다는 뜻을 명백하게 밝힌 것이다. 호주·일본에는 CEC를 제공한 미국이 같은 동맹국인 한국에는 수출하지 않으려는 '이중적 태도'에 실망한 해군이 이지스함 기술 국산화를 표방하는 KDDX 추가 건조로 방향을 틀었던 것으로 보인다. 미국의 판매 거부에 따라 해군은 2030년대 중·후반까지 미국 CEC와 유사한 '한국형 해상통합방공체계'를 구축하는 것으로 선회했다. 이를 위해 국방과학연구소(ADD) 주도로 관련 핵심기술 개발을 추진할 예정이다. ADD가 개발하는 한국형 해상통합방공체계는 이지스 구축함, 해상초계기, 항공모함 등 해군 전력과의 연동, 그리고 장거리 미사일 요격체계(L-SAM) 등 첨단 무기체계에 적용이 가능하다. 하지만 미국산 전투체계를 쓰는 세종대왕급·정조대왕급 이지스함에선 한·미 간 체계 연동 및 통합 여부 등이 불확실해 원활한 운용을 장담하기 어렵다는 전망이 나온다. 따라서 해군은 정조대왕급 이지스함 추가 건조보다는 KDDX 추가건조를 선택한 것으로 풀이된다. KDDX 사업은 총 개념설계→기본설계→상세설계 및 선도함 건조→후속함 건조 순으로 이뤄진다. 개념설계는 2012년 당시 대우조선해양(현 한화오션)이 수주했고, 기본설계는 2020년 현대중공업(현 HD현대중공업)이 따냈다. 현재 상세설계 및 선도함 건조에 착수해야 하지만, 사업자 선정을 두고 양 업체 간 갈등이 심해지며 연기됐다. HD현대중공업은 기존 관례대로 기본설계를 주도한 업체가 수의계약을 맺어야 한다고 주장했다. 반면 한화오션은 HD현대중공업이 보안 벌점을 받은 점을 거론하며 '경쟁입찰'로 사업자를 선정해야 한다고 맞서고 있다. 업계 관계자는 "한화와 현대가 서로 한 치의 양보 없이 다투고 있는지 그 이유를 알 것 같다"면서 "KDDX 사업에서 한화와 현대의 대결은 '6척 싸움'이 아니라 '18척 싸움'이기 때문에 한 치의 양보 없는 대결 양상으로 치닫는 것 같다"고 했다. 해군은 현재 추진 중인 KDDX 6척 건조 사업이 출발하고, 차기호위함(FFX) Batch-IV 사업이 끝나는 즉시 곧바로 개량형이라 할 수 있는 KDDX Batch-II 사업을 실행한다는 계획이다. 최종적으로 새로운 개념을 적용한 KDDX-II 사업을 2035년 이후에 도입하기로 했다. HD현대중공업이 건조해 지난해 말 해군에 인도한 차세대 호위함(울산급 Batch-Ⅲ) 선도함 '충남함' [사진=HD현대중공업] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆차기호위함(FFX) 사업 종료 후 차기호위함(FFX)-II 사업 = 한편, 해군은 기존 차기호위함(FFX) Batch-I/II/III/IV 사업을 완료한 후, 차기호위함(FFX)-II를 계획하고 있다. 해군은 FFX-II 사업에 대해서는 명확한 입장이지만, 건조시기와 구체적 제원에 대해서는 밝히지 않고 있다. 현재 해군은 차기 호위함(FFX) 사업으로 총 26척의 호위함(FFG)을 전력화 한다. FFX Batch-I 사업으로 인천급 호위함 6척, FFX Batch-II 사업으로 대구급 호위함 8척을 건조했고, FFX Batch-III 사업으로 충남급 호위함 6척을 건조하고 있다. 해군은 현재 차기 호위함(FFX) Batch-IV 사업으로 2023년부터 2032년까지 약 3조2500억 원을 투입, 총 6척을 건조하는 'FFX Batch-IV'(울산급 Batch-IV) 사업을 진행 중이다. 2029~2030년경 6척의 함정 모두가 해군에 인도될 예정이다. FFX 사업이 완료되면 광개토대왕급 구축함까지 모든 해역함대의 노후화된 중·대형 함정이 교체가 완료된다. ◆AI 기반의 연안초계함(OPV) 사업을 진행 = 또한 1000t급 연안초계함(OPV) 사업을 진행해, 미사일 고속함 PK-A/고속함 PK-B로 대표되는 고속함들을 보완할 계획이다. 연안초계함(OPV)은 인력 절감과 효율성을 위해 AI(인공지능) 기반의 자동화·무인화 기술이 적용된 미래형 함정이다. 1500~2200톤급으로, 기존 초계함보다 거주성 등이 향상시켜 연안 및 해상 경비, 해양 안전, 어업 지도, 해양 오염 감시 등 다양한 임무를 수행하도록 설계된다. 2020년 11월 10일 대우조선해양 거제 옥포조선소에서 진수한 중형급 잠수함 2번함 '안무함(KSS-Ⅲ, 3000톤급)'. 안무함은 2018년 9월 진수한 도산안창호함에 이은 장보고-Ⅲ급 두 번째 잠수함이다. 해군이 건조하는 '장보고Ⅳ' 잠수함도 같은 체급의 형상이다. [사진=대우조선해양] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆장보고IV 사업 추진에 이어 2040년경 원잠 추진 = 한편, 해군의 수중전력인 잠수함 전력증강 계획에 대해 살펴보자. 해군은 2035년 이후 현재 장보고III Batch-I/II/III를 끝내고, '장보고IV 사업'으로 넘어간다. 최종 결론이 나오기 전이지만, 해군이 밝힌 장보고IV 사업은 그동안 2000톤급 잠수함으로 알려졌으나, 해군이 이번에 밝힌 방향은 3000톤급인 것으로 알려지고 있다. 장보고IV 사업 이후인 2040년 무렵, 해군은 차세대 잠수함을 건조할 계획으로, 원자력 추진 기관을 탑재하는 것을 염두에 두고 있다. ◆P-8A 포세이돈 후속으로 한국형 해상초계기 개발 계획 = 해군은 현재 P-3C/CK와 15대와 P-8 포세이돈 6대 등 21대의 해상초계기를 보유, 휴전선 길이의 9.5배, 남한 넓이의 3.3배에 이르는 30만㎢의 작전해역에 대한 상시감시와 주요 해상교통로를 보호하는 데 주력하고 있다. 해군항공사령부 전력은 현재 P-8A 포세이돈 6대를 주력으로 2030년대를 맞이한다. 하지만 해군은 이번에 기존 P-3C/CK 대체용으로 한국형 해상초계기 사업을 추진할 계획임을 분명히 했다. 지난 5월 29일 경북 포항기지에서 발생한 P-3CK 해상초계기 추락사고는 1968년산으로, 무려 57년을 운용한 노후 항공기의 위험성을 해군에 각인시켰다. 한국항공우주산업(KAI)이 서울ADEX에서 선보인 한국형 해상초계기 모형. KAI는 2017년 스웨덴 사브가 제시한 '소드피시형'의 국내 개발 해상초계기를 제시하고 있다. [사진=디펜스타임스 제공] 2025.10.20 gomsi@newspim.com 해군 관계자는 "해군은 현재의 P-3CK 기종을 2030년까지 운용하고, 그 이후에 최신예 한국형 해상초계기를 도입을 개획하고 있다"면서 "사고가 난 초계기와 동형인 나머지 P-3CK 7대의 조종사 안전, 그리고 대잠전력의 공백을 막기 위해 한국형 해상초계기 도입사업을 앞당겨야 할 필요가 있다"고 했다. 다만 2025년 10월 기준, 해군은 해상초계기를 해외 직도입으로 할지, 국내개발로 할지, 획득방법을 결정하지는 않은 것으로 알려졌다. 내년 1/4 분기에 획득방법을 결정하는 것으로 알려졌다. 업계 관계자는 "한국항공우주산업(KAI)에서는 2017년 스웨덴 사브가 제시한 소드피시형의 국내 개발 해상초계기를 제시하고 있다"면서 "KAI가 기존의 에어버스 A320 여객기를 개조하는 개발 계획에서 한 발짝 물러난 것으로 보인다"고 했다. 향후 해상초계기 추가 소요는 운용인력을 감안해 11대로 알려졌다. gomsi@newspim.com 2025-10-20 11:12