안경처럼 착용하는 AR 기기와 자동차용 스마트 바이저에 적용할 수 있는 초박형 유연 투과 가변 필름 기술이 국내에서 개발됐다. 기존 유리 기반 차광 구조가 가진 무게와 곡면 대응의 한계를 보완하면서, 필요한 영역만 선택적으로 제어할 수 있도록 설계된 것이 특징이다.
씨와이오토텍(대표이사 조준상)은 한국기계연구원(KIMM), 성균관대학교, 포항공과대학교, 알피이 등과 공동으로 ‘AR 기기의 시인성 향상을 위해 시청영역 투과도 가변이 가능한 초경량 박형 필름 셀 기술 개발’ 과제를 수행하고 관련 기술 개발을 완료했다고 밝혔다.
핵심 성과는 60×40 패시브 매트릭스(PM) 구조를 적용한 2,400셀 유연 필름 셀 구현이다.
각 셀을 독립적으로 제어할 수 있어 사용 환경과 표시 정보의 위치에 따라 특정 영역의 투과도를 조절하는 로컬 디밍(Local Dimming)이 가능하다. 전체 시야를 일괄적으로 어둡게 만드는 방식이 아니라 필요한 부분만 선택적으로 차광하는 구조다.
이 기술은 특히 야외 AR 환경에서 의미가 크다.
AR 글라스는 현실 배경 위에 디지털 정보를 중첩해 보여주기 때문에 외부 빛이 강해질수록 화면 대비가 낮아질 수 있다. 햇빛이 강한 거리나 산업 현장에서는 표시 정보가 배경에 묻히면서 시인성이 떨어지는 문제가 발생한다.
이를 해결하기 위해서는 주변 광량과 시청 위치에 따라 투과 상태를 세밀하게 조절하는 기술이 필요하다.
씨와이오토텍은 필름 기반 유연 소자를 적용해 이러한 문제에 접근했다. 얇고 가벼운 소재 구조를 활용함으로써 착용형 기기의 무게 부담을 줄이고, 평면뿐 아니라 곡률을 가진 렌즈와 표면에도 적용할 수 있도록 했다.
기존 차광 기술 일부는 해외 선진 기업의 기술 의존도가 높았으며, 유리 기반 소자는 두께와 중량, 형상 자유도 측면에서 웨어러블 기기에 적용하기 어려운 경우가 있었다.
이번 개발에서는 필름 소자 특유의 제조 난제를 해결하는 데도 상당한 기술 역량이 투입됐다.
유연 필름은 가볍고 곡면 대응이 가능하지만 점착력 저하, 패턴 불균일, 셀 간 편차, 염료 색상 차이 등 품질 안정성을 확보하기 어렵다는 과제가 있다.
연구진은 먼저 몰드 구조를 최적화해 정밀한 셀 갭(Cell Gap)을 확보했다. 이를 통해 R2P(Roll-to-Plate) 공정 과정에서 발생할 수 있는 패턴 불균일 문제를 개선하고, 각 셀의 구조적 균일성을 높였다.
색 품질 개선을 위해서는 분자 구조 예측 기반의 대규모 스크리닝 기술을 활용했다. 염료 특성을 분석하고 조성 조건을 최적화해 색 왜곡을 70% 개선했다.
전기적 구동 구조에서는 14V급 저전압 운용이 가능한 60×40 패시브 매트릭스를 구현했다.
총 2,400개 셀을 개별적으로 제어하면서도 웨어러블 기기 적용을 고려한 저전압 구동 기반을 확보했다는 설명이다.
성능 평가에서도 주요 광학 지표를 확보했다.
응답속도(On+Off)는 8.92ms, 구동전압은 14.36V를 기록했다. 개구율은 92.9%, Haze는 3% 이하로 나타났으며 곡률 반경 R=70mm 이하 조건에도 대응할 수 있는 특성을 확보했다.
이러한 수치는 투명성을 유지하면서 빠르게 투과 상태를 전환해야 하는 AR 및 웨어러블 디스플레이 분야에서 활용 가능성을 높이는 요소다.
특히 높은 개구율과 낮은 Haze 특성은 사용자가 외부 환경을 자연스럽게 보면서 동시에 디지털 정보를 확인해야 하는 투명 디스플레이 구조에서 중요하다.
적용 가능성이 가장 먼저 거론되는 분야는 AR 글라스다.
렌즈 표면에 투과 가변 필름을 적용하면 밝은 외부 환경에서 필요한 시청 구간을 선택적으로 조절할 수 있다. 이를 통해 배경 대비를 높이고 AR 정보의 가독성을 개선하는 방식이다.
자동차 분야에서는 스마트 바이저로의 활용 가능성이 기대된다.
운전자 전방에서 강한 햇빛이 들어오는 영역만 선택적으로 제어하고, HUD와 연계해 주행 정보를 표시하는 응용이 가능하다. 기존 수동식 선바이저를 넘어 광량 변화에 대응하는 능동형 투명 인터페이스로 발전할 수 있다는 설명이다.
산업 분야에서도 활용 범위가 넓다.
작업자용 AR 헬멧이나 스마트 고글에 적용하면 조도가 급변하는 제조 현장, 건설 현장, 야외 작업 환경에서 필요한 정보를 보다 안정적으로 표시할 수 있다.
의료용 웨어러블 장비, 교육용 AR 디바이스, 곡면 투명 디스플레이, 특수 환경용 시각 정보 시스템 등도 잠재적 응용 분야로 꼽힌다.
초경량 필름이라는 점은 기존 유리 기반 부품이 적용되기 어려웠던 제품군까지 기술 적용 범위를 넓힐 수 있는 요소다.
씨와이오토텍은 이번 기술 개발과 함께 정밀 얼라인먼트 기술이 적용된 독자적 R2P 시제품 제작 장비도 구축했다.
이를 통해 유연 필름 셀의 패턴 정렬 정밀도를 높이고, 향후 반복 생산과 시제품 고도화, 양산 공정 검토로 이어질 수 있는 기반을 마련했다.
씨와이오토텍 관계자는 “이번 기술은 AR 기기에서 요구되는 야외 시인성과 착용 편의성을 동시에 고려한 유연 필름 기술”이라며 “AR 글라스뿐 아니라 자동차 스마트 바이저와 산업용 투명 디스플레이 등 다양한 제품군으로 적용 범위를 넓혀갈 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
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