ICT 기획시리즈 ICT 기획시리즈 소재가주도하는 IT 제품혁신의방향 문희성 LG 경제연구원책임연구원 hsmoon@lgeri.com 1. 서론 2. 기존제품의혁신과소재 3. 첨단제품의 Enabler 로서의소재 4. 결론 1. 서론 고릴라 가애플아이폰을보호하고있다? 여기서 고릴라 는살아있는동물이아니라아이폰터치표면에있는코닝 (Corning) 의커버강화유리브랜드명을의미한다. 스티브잡스는아이폰을구상한당시에아이팟처럼플라스틱소재의스크린을장착하려했다. 그러나구체화되면서그는플라스틱대신유리가훨씬더우아한느낌과존재감을줄것이라생각했다. 그는충격에강하고스크래치가생기지않는유리를원했다. 애플은 160 년역사의유리기업코닝의문을두드렸다. 코닝은애플의필요에적합한유리를 1960 년대에이미 고릴라유리 라해서개발했지만당시시장을찾지못해접은상태였다. 스티브잡스는 6 개월내에최대한많은고릴라유리를만들어주길원했다. 생산준비도안되었던코닝은난색을표했지만, 결국커버강화유리를생산해냈다. 2007 년아이폰출시일에스티브잡스는코닝 CEO 에다음과같은메시지를보냈다. 코닝이없었더라면우린해낼수없었을것입니다. 소재는이처럼 IT 제품의혁신한가운데있었다. 최근의글로벌 3 대 IT 제품전시회 ( 독일 IFA, 미국 CES, 스페인 MWC) 에출시된제품들의면면을보면, 기존제품에대한기업들간의하드웨어차이가소비자가치측면에서상당히좁혀졌음을알수있다. 그래서세트기업들은그차이를다시벌리기위한경쟁을하거나, 아예차세대시제품을선보이며국면전환을모색하고있다. 그러나두측면모두솔루션을찾기란만만하지않다. * 본내용과관련된사항은 LG 경제연구원문희성책임연구원 ( 02-3777-0513) 에게문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 NIPA 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 정보통신산업진흥원 15
주간기술동향 2013. 10. 23. ( 그림 1) 커버강화유리시장을독점하고있는코닝의고릴라유리 [1] 이러한과정에서소재는기존제품의성능을개선시키거나첨단제품의혁신을가능하게하는이네이블러 (Enabler) 역할을해왔다. 그리고그비중은점차높아지는추세이다. IT 제품중대표적으로 TV/ 디스플레이, 스마트폰 / 태블릿등모바일기기를중심으로하드웨어의파괴적혁신을위해소재측면에서주목할이슈와방향을살펴본다. 2. 기존제품의혁신과소재 가. 전통적가치혁신속도의감소 TV/ 디스플레이의사실상표준인 LCD 는지난 10 여년에걸쳐많은제품 / 기술혁신을이루어왔다. 제품의기본성능에서는 Full-HD 보다 4 배더뛰어난 UD(Ultra High Definition) 의화질, 100 인치이상의대화면, 손가락두께보다도가는슬림화를이루었다. LED, 3D, 스마트등새로운컨셉의 LCD TV 도출시했다. 이제 LCD 시대의놀랄만한혁신잠재성은점차줄어들고있다. 전통적인가치혁신포인트인화질, 화면크기, 디자인등의지속적개선이이루어지고있으나소비자가치측면에서의차별화포인트는점차사라지고있다. 모바일시장의대표제품인스마트폰의경우도비슷하다. 스마트폰은급성장기를지나점차성장률둔화의모습을보이고있다. 선진국시장의스마트폰보급률은이미 60% 를넘었다. 타분야에비해성장정체까지는아니지만, 제조사들은프리미엄스마트폰의제품성능과디자인차별화에많은고민을하고있다. 최근개최된 MWC 2013 에서도이러한현상을찾아볼수있다. 고부가가치영역인프리미엄급스마트폰에서는기업들제품간에 16 www.nipa.kr
ICT 기획시리즈 전통적하드웨어요소들의기술경쟁 ( 고화질디스플레이, 쿼드코어애플리케이션프로세서, 고용량배터리등 ) 의격차가줄어든모습을보였다. 제품사양상의차별적요인들이감소하고있는것이다. 이런상황에서 IT 제품제조기업들은화질, 화면크기등의경쟁요소에대해간과할수는없고, 결국소재에서그답을찾으려하고있다. 나. 슬림화 / 경량화모바일기기에서본질적으로요구되는것은휴대편의성이다. 아이패드태블릿사용자들의가장큰개선요구사항이경량화였다는점을봐도알수있다. 이러한요구에대한애플의선택은터치패널부분의혁신이었다. 지금까지도터치패널에서는유리, 필름소재를여러장사용했다. 그러나이제는터치기능을커버강화유리로통합화하거나, 소재종류및양을줄여서슬림화및경량화추세에맞추고있다. 애플의경우그동안은두께와무게는손해를보더라도터치소재로유리만을고수하면서제품신뢰성을중시해왔다. 그러나최근작인아이패드미니는터치기능부품을유리에서신기능필름소재로바꾸고사용부품수도줄여출시했다. 슬림화는동일두께를유지한다면배터리점유공간을늘릴수있는여지도있어사용시간증가라는부가가치와연계된다. 노트북시장도슬림화와경량화기술을적용한울트라북이대세로자리잡고있다. 13.3 인치울트라북의무게는일반적으로 1kg 를넘는다. 일본 NEC 는세계최고수준의초경량화 (875g) 를달성하기위해그동안키보드, 기판등각종부품의경량화를계속연구해온역량을결집하였다. 그리고세계최초로노트북바닥면소재로 마그네슘리튬 합금을채택하였다. 이는 1960 년대미항공우주국 (NASA) 에서연구한적이있는소재였는데가볍다고알려진마그네슘합금에비해서도 25% 가더가벼운소재다. 나머지본체는아직마그네슘합금을사용하였지만가공기술측면의과제가점차해결되면경량화수준은더높아질전망이다. ( 그림 2) 초경량합금을적용한 NEC 노트북 [2] 정보통신산업진흥원 17
주간기술동향 2013. 10. 23. 다. 감성디자인구현소재는고유의질감을갖고있어제품의외장에사용되었을때감성적품질을구현하는중요한요소이다. 대표적인예로이미피처폰시절에모토로라레이저 (RAZR) 는기존플라스틱에서벗어나금속소재키패드를사용한초슬림폰으로빅히트를쳤다. 스마트폰시대에도여전히플라스틱이보편적인소재이고, 나름개선을통해다양함을보여주고있다. 아이폰의경우알루미늄, 스테인레스스틸, 강화유리등을사용해서소재를통한고유의디자인아이덴티티를유지하고있다. 금속을쓰다보니통신성능문제가있어일부분플라스틱을사용할경우에도 몽블랑 (Montblanc) 플라스틱 으로차별화했다. 이것은몽블랑펜을만들때쓰는, 천연수지소재로일반플라스틱과는다른고유의광택특성이있다. 차기작인아이폰 6 나노트북맥북에어 (Macbook Air) 에는 리퀴드메탈 (Liquid metal) 을사용할것이라는소문이무성하다. 리퀴드메탈 은합금신소재로, 표면이마치액체처럼매끄러워 리퀴드 라는이름이붙여졌다. 철과비교해무게는가볍지만강도는 3 배나높으면서전파문제에서보다자유롭다. 애플이 2014 년까지리퀴드메탈제조사와독점공급계약을체결했다는점에서신소재채용전망이유력한상황이다. 라. 에너지절감전자제품의에너지효율에대한관심은항상높다. LCD TV 에서 TV 화면을밝히는빛은뒤쪽의 LED 백라이트 (BLU) 에서나온다. 백라이트에수십개의 LED 들이빛을밝히면광학필름이 LCD 전체화면으로퍼지게하는역할을한다. 최근에는에너지절감효과와원가절감을위해 LED 개수를줄이면서도동일밝기성능을내기위해필름소재의개선을위한노력이활발하다. 기존필름에서광학설계컨셉을더고려하여마이크로렌즈타입등다양한확산필름이검토ㆍ적용되고있다. 이미오래전성숙된분야라여겨져온생활가전에서도에너지효율개선을위한소재혁신이지속되고있다는점은새롭다. 글로벌가전기업보쉬 -지멘스(Bosch-Siemens Home Appliance) 는일반적으로석유화학제품생산시사용되는물질인제올라이트를식기세척기에채용하여에너지효율을극대화하였다. 에너지효율최고등급인 A+++ 보다 30% 이상절감한것이다. 물낭비가심해서, 전기를많이먹어서 식기세척기를못쓴다는것은이제옛말이된것이다. 18 www.nipa.kr
ICT 기획시리즈 3. 첨단제품의 Enabler 로서의소재 IT 제품기업들은기존제품을통한경쟁을넘어차세대혁신제품을통한고객가치제공을모색하고있다. 대표적으로 OLED TV 와플렉서블모바일기기를들수있다. 두가지모두소재가본격성장시기를가늠할속도결정인자라할수있다. 가. OLED 소재의혁신 OLED 는 LCD 에비해소재가제품성능에미치는영향이더크다. 그이유는 LCD 는액정소재와여러종류의필름, 백라이트등많은부품이자리하지만, OLED 는회로등을빼고보면여러층의화학물질로이루어진초박막소재만존재한다. 이는그만큼소재자체가 OLED 완제품의성능에미치는정도가크다는것을의미한다. 그래서 OLED 패널기업들은 OLED 개발을위해내부적으로소재 R&D 를 LCD 개발때보다더욱강화하는한편, 역량있는소재기업들과전략적협력관계를맺고있다. 기업들로서는신규소재확보가제품성능우위로직결되기때문에오픈이노베이션차원에서외부의혁신소재발굴에도힘을쏟고있다. OLED 가 TV 로출시된것자체가놀라운혁신의결과물임은분명하다. 그러나저원가의대량생산을위해서는기존생산방식에서벗어나프린팅공정등차세대공정확보가필요하다. 프린팅공정은잉크젯프린터와같이원하는패턴으로 OLED 소재를프린팅하는방식이다. 기존의증착방식과비교하여저원가가가능해기업들의관심이높다. 생산공정혁신이일어나기위해서는프린팅공정에적합한소재개발이무엇보다중요하다. 이와동시에소재와장비기업간의긴밀한협력을통해소재와장비의호환성을높이는것또한필요하다. 2013 년초미국 CES 에서전시된파나소닉의 56 인치 OLED TV 가프린팅방식으로제조된것이라주목받았다. 파나소닉은 OLED TV 와조명사업의시너지를높이기위해스미토모화학과전략적제휴를맺고 R&D 에매진하고있다. 글로벌화학기업듀폰 (Dupont), 머크 (Merck) 도기존방식의소재보다는프린팅용소재개발에집중하고있다. 특히액정으로유명한머크는 LCD 에서 OLED 로전환됨에따라선제적으로준비를하고있다. 머크로서는수요시장변화에대비하여액정을잇는차세대성장사업으로 OLED 소재를선택한셈이다. 이를위해머크는최근에이미프린터제품으로잘알려진일본엡슨 (Epson) 과전략적제휴를맺고 OLED 프린팅기술상용화를준비중이 정보통신산업진흥원 19
주간기술동향 2013. 10. 23. ( 그림 3) 프린팅소재및공정기술을적용해고화질 OLED 를구현한파나소닉 [3] 다. 아직은프린팅방식이상용화에임박한수준은아니지만, 프린팅을위한장비와그에맞는소재를패키지형태라본다면기술혁신가능성의주도권은소재기업이갖고있다할수있다. 나. 폼팩터 (Form Factor) 의차별화모바일기기의전형은딱딱한디스플레이로채워진, 직사각형형태의풀 (Full) 터치스크린기기이다. 스마트폰의경우부가적인기능은시간을두고계속업그레이드되겠지만기존의피처폰과같이폴더형, 가로형등다양한디자인형태로만들기어렵다는한계가있다. 그래서기업들은소비자들에게단계적플렉서블화의구현을통해새로운가치제공을모색하고있다. 지금까지의모든모바일기기는딱딱한유리소재를사용해유연함의가치는제공하지못했다. 그러나이제는유리를얇은플라스틱소재로바꾸는노력이시도되고있다. 기본적으로는모바일기기에깨지지않는다는내구성을제공하는것이되겠지만, 궁극적으로는휘어진상태 (Curved) 를넘어반복적으로접을수있고 (Bendable), 말수있는 (Rollable) 특성을제공하게될것이다. 유리기업들입장에서는시장의변화에대응하기위해머리카락보다가는수십마이크로미터두께의초박형유리를이미개발해서고객에선제적으로대응하고있다. 이는다른종류의소재간경쟁이시작되었음을의미한다. 코닝, 아사히글라스, 일본전기초자등은전시회에서이미두루마리화장지처럼유리가말려있는롤 (Roll) 을선보여필름처럼롤투롤 (Roll-to-Roll) 공정까지가능함을내세우고있다. 제대로된플렉서블이되려면반복적으로휘었다폈다가가능해야할것이다. 플렉서 20 www.nipa.kr
ICT 기획시리즈 블화를위해서는디스플레이뿐아니라기기에내장된회로소재, 배터리소재등도이런요구특성을만족시켜야할것이다. 차라리반복적이지는못해도휘어진상태로제품화가구현된나이키 (Nike) 의퓨얼밴드 (Fuel Band) 나출시예정인애플의아이워치 (iwatch) 가현실적대안이될수있다. 퓨얼밴드는위치와거리, 높이등을측정할수있는기술을내장해일상의모든움직임을감지한뒤이를수치화해정보를제공하는기기이다. 나이키퓨얼밴드에내장된배터리는휘어지는특성을갖진못하고있다. 배터리가휘어지는것에한계를보이는것은현재많이쓰이고있는리튬이온전지의소재가휘어지는특성에약한, 세라믹소재이기때문이다. 이러한한계를돌파하기위해기업들은박막전지, 케이블전지, 아연폴리머전지등차세대전지연구에관심이높다. 미국의임프린트에너지는최근리튬이온전지대신아연폴리머소재로구성된새로운전지를개발하였다. 프린팅방식으로제조된이전지는제조공정이단순하며, 유연성도있다. 우선은스티커센서에적용될예정이나모바일기기에도확대적용될가능성이있다 4. 결론애플의파괴적혁신의동인중하나는초창기부터디자인을생각할때소재를같이고려해왔다는점이다. 애플에서혁신의엔진이라불리는디자이너조나단아이브 (Sir Jonathan Ive) 는디자인을구상할때소재를중시하는것으로잘알려져있다. 데스크탑아이맥 (imac) 은블루, 핑크등색이들어간반투명한모니터로당시업계에상당한주목을받았다. 반투명의색을편차없이구현하면서일정강도를유지하는플라스틱소재기술이있었기에가능했다. 또한노트북케이스는일반적으로조립해서만드는데반해, 애플맥북 (Macbook) 은유니바디 (Unibody) 라하여이음없는일체화된알루미늄케이스로구현했으며, 이것역시알루미늄소재의특성을연구해왔기에가능했다. 즉, 소재가가진특성을이해하고접목시켜야가능한일이다. 애플이자체생산시설없이많은소재부품의공급사슬을구축하고있는가운데서도혁신제품으로앞서갈수있었던것은내부에소재를이해하는핵심인재들이있었고그들이소재발굴을넘어서제품에효과적으로적용하는역할까지해왔기때문이다. 애플이최근에는탄소소재전문가를채용하고있어향후그들의제품에어떻게적용될지주목할일이다. 소재혁신을이룬다고해서성공이반드시따르는것은아니다. 소재가최종제품에 정보통신산업진흥원 21
주간기술동향 2013. 10. 23. 제대로적용되지못한다면그혁신의빛은바래고말것이다. 그래서소재기업은고객사의니즈를끊임없이파악하려하고있다. 이와동시에개발대응속도를높이려하고있다. OLED 등에서국내기업들이시장을주도하고있기때문에글로벌소재기업들의 IT 소재관련국내투자도확대되고있다. 머크, 다우케미컬전자재료사업부등은이미국내에생산시설뿐만아니라연구센터를설립했고, 이데미츠코산은아예패널기업인접에 OLED 소재생산및개발시설을착공했다. 세트기업입장에서도소재에대한이해도를높여제품컨셉단계부터반영을해야시너지를더욱높일수있다. 애플의사례와같이제품의설계ㆍ개발단계에서부터소재에대한특성을고려하는것이제품의가치를높이는데매우중요하다. 특히, IT 제품에서의소재의중요성이더욱커지고있어소재에대한지식과통찰력을갖추는것이중요한시점이다. < 참고문헌 > [1] http://www.corninggorillaglass.com/ [2] http://www.engadget.com/2012/07/03/necs-lavie-z-ultrabook-japan/ [3] http://articles.washingtonpost.com/2013-01-08/business/36210255_1_panasonic-greentechnology-announcements 22 www.nipa.kr