세상에서 가장 빠르게 변화하는 것이 있다면 아마 핸드폰이 아닐까 생각이 듭니다. 10년 전만해도 핸드폰은 전화와 문자로만 설명이 가능했습니다. 그러다가 MP3 플레이어 기능이 들어가기 시작하면서 핸드폰으로 노래를 들을 수 있게 되었고 이제는 거의 웬만한 컴퓨터보다 성능이 좋아져서 핸드폰으로 할 수 있는 것들이 너무나 많아지게 되었습니다. 노래뿐만 아니라 동영상 감상, 인터넷 서핑, 은행 업무, 가계부, 지도, 내비게이션, 운동 코치 등 특별한 어플만 설치하면 원하는 기능을 뚝딱 해주는 멋진 기계가 된 것이죠. 이렇게 다양한 기능을 할 수 있는 스마트 폰이지만, 외부 충격에 조금만 부주의하면 핸드폰은 쉽게 망가져 버린답니다. 스마트폰이 망가지면 불편한 것을 둘째치고, 수리하는데 만만찮은 비용이 들기 때문에 눈물 밖에 안 나오게 되지요.
그래서 소중한 스마트폰을 보호하기 위해서 다양한 방법들이 동원되고 있습니다. 충격을 잘 흡수하는 케이스를 사서 보호하기도 하고, 보험을 들어서 실수로 스마트폰이 파손되더라도 수리비를 지원받는 제도를 선택하기도 합니다. 하지만 가장 많이 사용하는 방법은 디스플레이에 보호용 필름을 붙이는 것입니다. 스마트폰 디스플레이는 유리로 만들어져 있어서 쉽게 파손될 수 있는데, 보호용 필름을 부착함으로써 충격에 의해 유리가 깨지는 것을 막아주게 되지요.
그런데 혹시, 금쪽 같은 나의 스마트폰을 보호해주는 액정 필름은 무엇으로 만드는지 알고 계신가요?
이렇게 자주 사용해온 보호필름인데요, 혹시 무엇으로 만들어지고 있는 지 알고 계신가요? 핸드폰의 디스플레이를 보호해준다고 해서 잘 사용해왔지만, 대부분의 사용자들은 이 보호필름이 무엇으로 만들어졌는지 아마 잘 모르고 계실 거예요. 그래서 오늘 케미칼 스토리에서는 나의 보물 1호인 스마트폰을 보호 해주는 액정 필름에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
▲ Touch screen을 이용하는 아이의 모습
먼저 액정 필름에 대해서 알아보기 전에 잘 깨지는 스마트 폰의 디스플레이는 어떻게 생긴 것인 지 알아보도록 하겠습니다. 스마트폰의 디스플레이는 화면을 표시해주기도 하지만 더 쉽고 재미 있는 것은 바로 손가락의 터치로 작동한다는 점입니다. 손가락으로 스윽 밀어주거나 톡하고 터치를 해주면 원하는 기능을 실행시켜주는 것이지요. 이렇게 손가락의 터치로 작동이 되는 것은 디스플레이와 터치를 인식하는 센서가 함께 있기 때문입니다.
이전에 디스플레이 화면은 압력을 이용해서 터치를 인식하는 감압식 방식을 주로 이용했습니다. 이 감압식 방식은 값싸게 만들 수 있다는 장점이 있어서 많이 이용되어 왔는데, 압력을 인식하기 위해서 여러 개의 층을 이용해야 되고 이 때문에 화면의 선명도가 떨어지는 단점이 있었습니다. 반면에 정전식 터치 방식은 적은 층을 이용하기 때문에 화면의 선명도를 크게 저하시키지 않는 장점을 가지고 있고 손가락을 사용할 경우 아주 정확하게 입력이 가능해서 요즘 스마트 폰에 많이 이용되고 있습니다.
스마트 폰의 디스플레이에는 이런 터치 센서 말고 화면을 표시하는 장치로 LCD나 OLED가 이용되고 있습니다. LCD는 Liquid Crystal Display의 약자로 액정이라고 하는 아주 특별한 물질을 사용하고 있습니다. 이 액정이라는 물질은 특별한 조건이 되면 규칙적으로 분자들이 배열하는데, 이중에서 어떤 액정들은 전기가 흐르면 규칙적인 모양을 이루는 것들도 있습니다. 그래서 LCD의 경우, 전기를 흘려 보내서 액정들이 모양을 이루면 어떤 부분은 가리고 어떤 부분은 빛을 통과시켜 화면에 다양한 그림들을 보여줄 수 있는 것입니다. 반면에 OLED는 빛이 나는 물질을 이용하고 있는데, 스스로 빛을 낼 수 있는 이 물질들이 화면의 하나하나 점을 이루어서 전체 그림을 표시하는 방식입니다.
이렇게 스마트폰의 디스플레이에는 화면을 표시해주는 LCD나 OLED와 같은 장치와 그리고 터치를 감지하는 센서가 사용되는데, 이러한 장치들 사이에는 빛을 잘 통과시키는 유리가 이용되고 있습니다. 유리는 대부분의 빛을 잘 통과시키고 빛이 꺾이는 현상이 적어서 화면 표시 장치에 많이 이용되고 있지요. 게다가 ITO라는 투명하고 전기를 잘 통하게 하는 물질을 이용할 경우, 유리를 기판처럼 사용할 수 있어서 디스플레이 장치에 유리가 많이 이용되고 있습니다. 그렇지만 문제는 이러한 유리 사용 때문에 스마트폰의 디스플레이가 깨질 수 있고 항상 조심조심 들고 다녀야 합니다.
▲ 강화유리 깨진 모습
그래서 핸드폰 제조사들은 디스플레이를 보호하기 위해서 화면과 손가락이 만나는 부분에는 보호용 유리를 사용하고 있는데요, 이때 사용하는 유리로 일반유리와는 다른 강화유리를 이용되고 있습니다. 강화유리는 일반유리보다 충격을 잘 견디고 열에 의해서 변화가 적은 유리인데, 만드는 과정에서 유리의 강도를 높인 유리를 말합니다. 일반적인 유리는 톡하고 살짝만 건드려도 늘어날 수가 없기 때문에 이를 견디지 못하고 깨지는 것입니다. 반면에 강화유리는 특별한 열처리를 통해서 만들어지므로, 외부 충격으로 늘어나지는 않더라도 자체적으로 저항할 수 있는 능력이 생겨서 강도가 강해지게 됩니다. 그래서 강도는 일반 유리보다 3배에서 8배까지 커지고 깨져도 작은 알갱이 모양으로 깨지게 됩니다.
또 이와는 다르게 유리에 불순물을 넣어서 강도를 강하게 하는 경우도 있는데요, 화학원소 중 붕소를 이용해서 유리를 만들거나 알루미늄을 이용해 만들면 유리의 강도가 높아집니다. 특히 붕소를 이용해서 만든 유리들은 이전부터 그 특성이 잘 알려져서 많이 이용되고 있는데, 일반 유리에 비해 강도가 셀 뿐만 아니라 온도에 따라서 유리가 잘 팽창하지 않아서 이런 유리들은 온도 변화가 큰 곳에 사용되고 있습니다. 알루미늄을 넣은 유리도 붕소를 이용한 유리와 비슷한 성질을 가지고 있는데, 핸드폰에 많이 이용되고 있는 고릴라 글래스나 사파이어 유리들도 이러한 강화유리들과 크게 다르지가 않습니다.
▲ 플렉서블 디스플레이
그런데 이러한 유리들도 기존 유리보다는 강하다고 하지만, 여전히 깨지는 문제가 있습니다. 강도가 강해졌다고 하나 어째든 강한 충격에는 힘을 쓸 수가 없는 것이 사실입니다. 그래서 이러한 유리의 문제점을 해결하기 위해서 잘 휘고 튼튼한 플라스틱을 이용하기 위한 시도들이 이루어지고 있는데, 그 중의 하나가 바로 휘어지는 디스플레이를 만드는 것입니다. 이 디스플레이는 단단한 유리와 달리 충격을 주어도 휘어지면서 이 충격을 흡수 할 수가 있어서 쉽게 깨지지 않는 것입니다. 그리고 유리를 이용할 경우보다 디스플레이를 더 얇고 넓게 만들 수가 있어서 큰 도움을 줄 것으로 생각이 됩니다.
▲ 폴리에틸렌 볼
휘어지는 디스플레이가 나올 경우 유리를 이용한 디스플레이보다 더 큰 장점을 가지는 것이 사실인데요, 하지만 당장 내 핸드폰에 바로 적용할 수가 없다는 것이 단점입니다. 그래서 많이 애용하는 것이 필름을 이용해서 유리표면을 보호 하는 것입니다.
보호필름을 만들 때 많이 사용하는 것이 폴리에틸렌이라고 불리는 물질입니다. 이 폴리에틸렌이라는 물질은 한화케미칼에서 생산하고 있는 것은 다들 아시죠? 한화케미칼은 1973년 국내 최초로 LDPE를 생산한 이후 연간 80만톤 이상이나 되는 많은 제품들을 생산하면서 아시아뿐만 아니라 세계적으로 인정받는 폴리에틸렌 생산과 관련하여 주목을 받고 있습니다. 이러한 폴리에틸렌을 이용해서 전선 피복에 사용되는 제품이나 신발이나 태양전지에 사용되는 EVA와 같은 제품들도 만들고 있습니다. 이렇게 한화케미칼에서 생산되고 있는 폴리에틸렌이 스마트폰용 액정필름 재료로도 이용되고 있는데, 그런데 한 가지 특이한 것은 이러한 필름에도 여러 종류가 있는데, 어떻게 다른 것일까요?
크리스탈 필름이라고 부르는 것은 일반 필름보다 빛의 투과도를 높인 필름입니다. 그래서 다른 보호 필름과 달리 더 선명한 화면을 볼 수 있는 것 이지요. 반면에 올레포빅 필름들은 지문을 방지하는 효과가 있습니다. 손의 지문이 필름에 묻는 것은 기름 성분들 때문인데요, 올레포빅 필름은 이러한 기름을 싫어하는 탄소와 불소가 만든 고분자가 들어 있어서 기름이 잘 묻지 않게 됩니다. 그래서 다른 필름들에 비해 지문이 잘 남지 않는 것이 이러한 이유 때문입니다.
지금까지 핸드폰의 화면을 보호해주는 폴리에틸렌에 대해서 알아보았는데요, 폴리에틸렌이 핸드폰에 필름에도 쓰이고 있다는 것이 정말 놀랍네요. 폴리에틸렌은 이외에도 각종 포장지, 완충제, 필름, 뚜껑 등 생활 속 곳곳에 많이 쓰이고 있는데요, 오늘 또 다른 곳에서 이용되고 폴리에틸렌을 찾아보는 것은 어떨까요?
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- 참고문헌 –
한화케미칼 http://hcc.hanwha.co.kr
한화케미칼 블로그 http://www.chemidream.com/
General Chemistry, Thomson, Whitten, Davis, Peck, Stanley
스마트폰용 터치 기술 동향, 곽민기