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[르포]LG디스플레이 '나노셀' 탄생 현장을 가다
철저한 클린룸 관리로 수율 극대화
나노셀 기술, LCD 산업 성장 발전 동력
승인 | 홍샛별 기자 | newstar@mediapen.com
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 승인 2017-03-19 10:38:37
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[미디어펜=홍샛별 기자]거대한 로봇팔 만이 쉴 새 없이 움직이는 공장은 적막하기 그지 없었다. 축구장 6개 크기 만한 공간이었지만 사람이라곤 새하얀 방진복을 입은 연구원 한 명만이 눈에 띌 뿐이었다. 

지난 17일 오후 방문한 LG디스플레이 파주사업장 P7 공장 2층 내부 풍경이다. P7 공장 공정 참관은 LG전자가 가장 진일보한 LCD 디스플레이 기술인 ‘나노셀 기술’ 공개를 위해 마련한 생산 라인 투어 일정 중 하나였다. 

철저한 클린룸 관리…수율 극대화

파주사업장의 첫 공장이기도 한 P7 공장은 지난 2006년 문을 열었다. 총 4층으로 이뤄진 건물이지만 한 층의 높이는 15m나 된다. 자동화 설비 등을 설치하고 공기 순환 시설 등을 갖추기 위해선 높은 층고가 필요하기 때문이다. 

   
▲ 경기도 파주 LG디스플레이 공장에서 한 연구원이 나노셀 TV에 적용되는 편광판을 펼쳐 보이고 있다. /사진=LG전자 제공


”이 공장의 공정은 100% 자동화 되었다고 보시면 됩니다. 오류가 발생하거나 클리닝작업 등이 필요할 때 정도만 사람의 손이 필요합니다.“

이날 가이드를 맡은 김윤호 LG디스플레이 파주사업장 대외협력팀 대리는 참관실에서 얇은 유리창을 통해 공정을 살피는 기자들에게 이 같이 설명했다. 작업이 실제 이뤄지는 공장 내부는 ‘클린룸’이기에 많은 인원이 함께 들어갈 수 없었기 때문이다. 

LCD 디스플레이는 극미세공정을 거쳐 생산된다. 생산 과정에서 먼지 한 톨이라도 내려앉으면 불량이 발생한다. 공정 중 발생한 티끌은 TV 화면에 작은 점 등으로 표시돼 소비자들의 TV 시청에 불편을 끼칠 수 있다. 내부가 공기 속에 존재하는 미세 입자, 온도, 습도 등을 조절하는 ‘클린룸’으로 꾸며진 이유다. 

P7공장의 클린룸은 청정도가 1000클라스를 유지한다. 1000클라스란 클린룸 안에 0.3㎛(미크론·1mm의 1000분의 1) 크기의 먼지가 1000개 미만으로 나온다는 뜻이다. 

일반 사람들이 생활하는 환경에 비해 1만 배 정도 깨끗한 수준이다. 모든 시스템은 공장 1층에 마련된 원격조종실에서 조작할뿐 연구원들조차도 극소수만이 클린룸을 드나든다.

이 같은 설명을 들으며 클린룸 내부를 유심히 살폈다. 0.5m 두께의 금색 7세대 머더글라스가 눈길을 사로잡았다. 투명할 것이란 예상과 달리 금빛을 띄는 이유를 묻자, 알루미늄이 아닌 구리 배선을 사용해 회로 배선 성능을 높였기 때문이라는 답변이 돌아왔다. 

머더글라스 오른쪽으로는 LCD 공정의 핵심 장비인 노광기가 자리했다. 구리 배선 작업을 마친 머더글라스가 이곳으로 이동하면, 노광기는 카메라 셔터를 누르듯 빛을 이용해 유리 위에 회로를 그려 넣는 식이다. 

나노셀 기술, LCD 산업 성장 발전 동력 될 듯

LCD 패널은 유리 기판 2장 사이에 빛의 투과율을 조절하는 액정(Liquid Crystal)을 넣어 완성된다. 유리 기판 한 장에는 컬러 필터(Color Filter)가 나머지 한 장에는 액정을 제어하기 위한 반도체 막이 입혀져 있다. 이 LCD 패널에 편광판과 각종 회로 등을 부착하면 LCD 모듈이 완성된다. 편광판은 LCD 백라이트 광원에서 발생해 일정한 방향으로 진동하는 빛을 선택적으로 통과시키는 역할을 한다. LCD 패널 필수 부품 중 하나다.

   
▲ LCD의 구조 /그래픽=LG전자 제공


올해 LG전자가 출시한 나노셀 TV의 경우 편광판 자체에 나노 크기의 빛을 흡수하는 물질을 적용했다. 이 나노 물질은 자연의 염료(DYE)에서 유래한 친환경 소재로, 과장되지 않은 정직한 색 구현이 가능하게 돕는다. 

LG전자는 LG디스플레이와 5년간의 연구 개발 과정을 거쳐 나노셀 기술을 TV에 적용하는 데 성공했다. LCD 기술 중에서는 가장 진일보한 형태라고 LG전자는 강조했다. 이 같은 자신감을 드러내듯, 실제 LG전자가 올해 출시하는 30여 모델의 슈퍼 울트라HD TV 절반 이상이 나노셀 기술을 적용한 것으로 알려졌다. 

나노셀은 LCD 패널 위에 약 1나노미터(nm) 크기의 미세 분자구조를 덧입힌 기술이다. 색의 파장을 나노 단위로 더욱 정교하게 조정해 보다 많은 색은 한층 정확하게 표현할 수 있다. 1나노미터는 10억분의1m로, 지구의 크기를 1m라고 가정할 때, 1nm는 축구공 하나의 크기 정도라고 생각하면 된다. 

나노셀 기술이 적용된 TV는 빨강, 파랑, 초록 등의 색을 보다 순도 높게 구현한다. 대개의 TV는 이들 3원색을 섞어 다른 색을 표현한다. 그렇기에 빨강, 파랑, 초록의 순도가 높을수록 표현할 수 있는 색의 범위가 넓어지고 색의 정확도도 높아진다. 

나노셀은 기존 LCD TV는 빨간색의 고유한 색 파장에 노란색이나 주황색 등 다른 색의 파장이 미세하게 섞이는 현상을 획기적으로 줄였다. 나노셀 기술에 적용된 나노 물질이 노란색과 주황색의 파장을 흡수하는 덕분이다. 

나노 물질은 또 외부에서 들어오는 빛도 흡수하는 특성을 지녔다. 이에 따라 나노셀 TV는 화면 반사율을 30% 이상 줄여, 밝은 시청 환경에서도 무리 없이 TV 시청이 가능하다. 

김점재 LG디스플레이 패널개발 담당 상무는 "국내 LCD 산업의 지속적 성장과 발전에 나노셀 기술이 적지 않은 역할을 할 것"이라고 말했다.
[미디어펜=홍샛별 기자]


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