[과학기술자상] 金鍾珉 삼성종합기술원 박사

[과학기술자상] 金鍾珉 삼성종합기술원 박사

'꿈의 디스플레이 시대' 개막 밑거름

1897년. 독일의 과학자 칼 브라운은 음극선관(CRTㆍCathode Ray Tube)을 발명했다. 비로소 인류는 자신의 손으로 세상을 작은 상자 안에 담아낼 수 있게 됐다. 음극선관은 그의 이름을 따 '브라운관'으로 이름지어졌다.

이 후 100년 넘게 브라운관은 TV나 컴퓨터 모니터에 장착돼, 인류의 눈을 즐겁게 해줬다.

그 사이 컬러브라운관이 나왔고 액정표시장치(LCD), 플라스마 디스플레이 패널(PDP)이 나왔다. 그러나 여전히 브라운관으로 대표되는 음극선관은 표시장치(디스플레이)분야에서 부동의 입지를 차지하고 있다.

수 많은 제품들이 '브라운관 시대의 종말'을 외쳤지만 모두 패배의 쓴 잔을 마시곤 했다.

그러나 이제 브라운관은 명예로운 은퇴를 앞두고 있다. '꿈의 디스플레이 시대'가 성큼 다가온 것이다.

삼성종합기술원의 김종민 박사는 꿈의 디스플레이에 대한 실마리를 가장 먼저 풀었다.

종이처럼 얇은 컴퓨터 모니터, TV를 만들 수 있는 기초 기술을 개발한 것.

대부분의 TV나 모니터는 뒤통수가 불쑥 튀어나와 있다. 이는 전자를 방출시키는 전자총이라는 장치 때문이다. 이 전자총 때문에 TV와 모니터는 크기가 크다.

전자총에서 나온 전자는 브라운관 안쪽에 발라져 있는 형광물질과 충돌, 빛은 내는데 이 빛이 서로 합쳐 눈에 영상을 만들어 낸다. 전자총에는 전자를 브라운관 구석구석으로 보내기 위해 전자를 휘어지게 하는 자기장 발생장치가 있다.

그러나 휘게 하는 거리를 줄이는 덴 한계가 있다. 이 때문에 최신 기술로도 '짱구TV'를 만들 수 밖에 없다.

브라운관을 없앤 LCD모니터가 나왔지만 여전히 무겁고 시야각이 좁은데다 해상도도 떨어진다.

또 PDP패널을 이용한 벽걸이 TV는 전력소모가 많고 가격이 엄청나다.

김 박사는 탄소나노튜브라는 신물질에서 전자를 방출시키는 특이한 현상을 발견, 이를 디스플레이에 적용하는데 성공했다.

김 박사는 전자총을 떼내고 대신 탄소나노튜브를 이용한 아주 작은 전자총을 사용, 지난해 10월 4.5인치 컬러 영상장치를 세계최초로 만들어 냈다. 김 박사가 만들어낸 디스플레이 장치는 두께가 1mm에 불과하다.

탄소나노튜브는 요술상자 같은 물질이다. 탄소나노튜브는 이름 그대로 크기는 나노미터급으로 가운데가 구멍이 뚫린 모양을 하고 있다. 주성분은 물론 탄소.

탄소나노튜브는 듣기만 해도 흥미로운 몇가지 유용한 특성을 가지고 있다. 모양을 바꾸면 반도체나 도체의 성질을 갖기도 하고 빈 공간에 수소를 저장, 연료로도 쓸 수 있다.

또 약간의 전압을 가하면 전자가 튀어나온다.

김 박사가 이용한 것은 이 같은 전자방출현상. 탄소나노튜브 여러 개를 한 데 묶으면 아주 작은 전자총 역할을 한다. 김 박사는 2,000개의 탄소나노튜브를 다발로 만들어 각 픽셀에 전자를 쏘아주도록 했다.

픽셀은 빨강ㆍ파랑ㆍ초록의 빛의 3원색을 구현하는 최소 단위를 일컫는 말. 픽셀의 크기는 가로세로 길이가 100마이크로미터 정도로 머리카락 굵기에 불과하다. 탄소나노튜브를 이용한 차세대 표시장치는 수많은 전자총에서 한꺼번에 전자를 쏘아준다고 해서 FED(Field Emitting Display)라고 불린다.

이 같은 방법을 쓰면 총 천연색의 아주 얇은 컬러 영상장치를 만들 수 있게 된다.

40~60인치짜리 초대형 화면도 만들 수 있다. 소비전력도 LCD의 절반이하, 제작하는 비용도 LCD의 절반정도에 불과하다.

김 박사는 "2003년이면 상용화가 가능할 것"이라고 말한다. 그는 삼성SDI에서 FED팀도 지휘하며 제품 상용화 연구를 진행중이다.

올해 전세계 TV시장은 800억달러에 달한다. 3년 후엔 1,000억달러에 달한다는 예상이다.

탄소나노튜브 영상장치가 TV시장의 일부라도 대체한다고 해도 수십억 달러의 어마어마한 시장이 열리게 되는 것이다.

이 같은 엄청난 시장 잠재력 때문에 세계적인 업체는 탄소나노튜브 영상장치 개발에 뛰어들고 있다. 미국의 IBM과 모토롤러, 미쓰비시, 소니, 히타치, NEC, 듀퐁 등이 이분야에 사활을 걸고 있다.

김 박사가 탄소나노튜브를 이용, 4.5인치 영상장치를 세계 최초로 개발함으로써, 우리나라는 경쟁국보다 이 분야에서 한발 짝 앞서 나가게 됐다.

/문병도기자 [e-mail]

◆약력

◇1956년 경북 청도 생

◇1976~80년 홍익대

◇1983~84년 금성사 연구원

◇1984~91년 뉴저지 공대 공학석사ㆍ박사

◇1988~92년 미 육군연구소 선임연구원/FED개발

◇1992~1994년 FED Co. USA 선임연구원/FED개발

◇1994~ 삼성종합기술원 랩장/디스플레이 개발총괄

◆수상경력

◇1997년 삼성종합기술원 최다특허출원상

◇2000년 삼성그룹 삼성기술상 금상

◇2000년 과학기술부 과학기술진흥유공자상 국무총리상

세계 최초로 개발한 탄소나노튜브 디스플레이 제조장치 앞에 서 있는 김종민박사.