"삼성 QLED 없었다면 노벨상도 없었다"...삼성의 소재 혁명

카드뮴 없는 퀀텀닷 상용화로 학계 흐름 바꿔

"삼성 QLED 나노 기술의 가장 중요한 산물"

[서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = "삼성 QLED(퀀텀닷 발광 다이오드)가 없었다면 양자점의 노벨 화학상 수상이 쉽지 않았을 수도 있었다." 현택환 서울대학교 화학생물공학과 석좌교수는 삼성전자가 이룬 퀀텀닷(양자점) 기술 상용화가 학계에도 결정적 영향을 끼쳤다고 평가했다.

삼성전자는 지난 4일 뉴스룸을 통해 퀀텀닷 연구 분야의 권위자인 현택환 교수와 이도창 카이스트(KAIST) 생명화학공학과 교수, 그리고 손상현 삼성전자 선행디스플레이랩장의 인터뷰를 공개했다.

퀀텀닷은 사물의 색을 실제와 가깝게 구현할 수 있는 물질로, 최근 10년간 디스플레이 혁신의 핵심이었다. 삼성전자는 지난 2015년 SUHD TV를 선보이며 퀀텀닷 상용화의 포문을 열었다. 특히 카드뮴 없는 무(無)카드뮴 퀀텀닷 소재를 세계 최초로 상용화했다.

이 성과는 지난 2023년 양자점 발견과 합성 공로로 노벨 화학상을 수상한 알렉세이 에키모프, 루이스 브루스, 모운지 바웬디 교수의 연구에도 긍정적 영향을 미쳤다. 업계의 혁신이 학계의 흐름까지 바꾼 것이다.

◆'불가능'을 가능으로 만든 무카드뮴 퀀텀닷

퀀텀닷은 1980년대 에키모프와 브루스가 양자 제한 효과 연구를 통해 존재를 알렸고, 1993년 바웬디 교수가 합성법을 개발하면서 산업 응용 가능성이 열렸다. 하지만 초기 퀀텀닷은 인체 유해성이 입증된 카드뮴을 기반으로 했기에 상용화에 제약이 따랐다.

현택환 교수는 "제대로 된 퀀텀닷을 만들 수 있는 소재는 카드뮴 셀레나이드와 인듐 포스파이드뿐"이라며, 카드뮴 기반 합성은 비교적 쉬운 반면 인듐 포스파이드는 화학적으로 매우 까다롭다고 설명했다.

손상현 랩장은 "2001년부터 기술 개발을 시작했지만 카드뮴을 활용한 상용화는 적절치 않다고 판단했다"며, "안전에는 협상의 여지가 없다고 봤다"고 강조했다.

삼성전자는 지난 2014년 인듐 포스파이드 기반 무카드뮴 퀀텀닷을 개발하는 데 성공했다. 이듬해 이를 적용한 SUHD TV를 공개하며 친환경 디스플레이 시대를 열었다. 인듐 포스파이드 소재 특유의 불안정성을 극복하고, 3중 보호막 기술로 안정성과 화질을 모두 확보했다.

손 랩장은 "처음에는 카드뮴 퀀텀닷 성능의 80% 수준이었지만, 삼성종합기술원의 치열한 개발 끝에 100% 성능을 달성했고, 10년 이상 품질을 유지할 수 있는 신뢰성도 확보했다"고 말했다.

◆삼성 QLED, 학계 연구 흐름까지 바꿨다

삼성전자는 SUHD TV에 이어 2017년 QLED TV를 선보이며 프리미엄 TV 시장의 새로운 기준을 세웠다. 2022년에는 OLED 구조에 퀀텀닷을 접목한 QD-OLED를 세계 최초로 출시했다.

이도창 교수는 "삼성 퀀텀닷 TV 출시 전후로 학계 연구 동향이 크게 달라졌다"고 말했다. 퀀텀닷 소재 자체 연구에서 디스플레이 응용 연구로 관심이 이동한 것이다.

이 교수는 "디스플레이 분야 외에도 광촉매 등 다양한 분야로 퀀텀닷 적용 시도가 이어지고 있지만, 아직 디스플레이 분야만큼은 아니다"고 진단했다.

현 교수는 "노벨상 심사 기준 중 하나가 인류 기여도인데, 제품화가 진행되지 않았다면 양자점의 노벨상 수상도 쉽지 않았을 것"이라며, "삼성 QLED는 나노 기술의 가장 중요한 산물"이라고 강조했다.

◆삼성전자, 퀀텀닷 디스플레이 미래 기술 선도

삼성전자는 퀀텀닷 디스플레이 기술에서도 초격차 전략을 이어가고 있다. 손상현 랩장은 "미래 기술로 자발광 퀀텀닷을 검토하고 있다"며, "전기 에너지로 삼원색을 구현하는 전계 발광 양자점과 청색 퀀텀닷도 개발 중"이라고 밝혔다.

이 교수는 전계 발광 소재 개발로 디스플레이 소형화가 가능해지면, 가상 현실과 증강 현실 분야 고해상도, 고효율 디스플레이 구현이 가능할 것으로 전망했다.

손 랩장은 "좋은 디스플레이란 시청자가 화면을 보면서도 디스플레이라고 인식하지 않는 것"이라며, "디스플레이가 아닌 실제를 보는 듯한 경험을 전달하는 것이 목표"라고 강조했다.

삼성전자는 퀀텀닷 디스플레이 선두주자로서 기술 발전과 산업 확장을 동시에 이끌겠다는 의지를 다졌다.

syu@newspim.com