웨어러블 AR 기기의 야외 시인성을 높이기 위한 국산 초경량·박형 투과 가변 필름 기술이 개발됐다. 밝은 외부 환경에서 화면 정보가 흐려지는 기존 AR 기기의 한계를 보완하고, 곡면형 렌즈에도 적용할 수 있는 유연 필름 기술이라는 점에서 향후 상용화 가능성에 관심이 모인다.
씨와이오토텍(대표이사 조준상)은 한국기계연구원(KIMM), 성균관대학교, 포항공과대학교, 알피이 등과 공동으로 추진한 ‘AR 기기의 시인성 향상을 위해 시청영역 투과도 가변이 가능한 초경량 박형 필름 셀 기술 개발’ 과제를 최근 완료했다고 밝혔다.
이번 개발의 핵심은 60×40 패시브 매트릭스(PM) 구조를 기반으로 총 2,400개의 셀을 독립적으로 제어할 수 있는 로컬 디밍(Local Dimming) 투과 가변 필름이다. 사용자의 시야 영역과 주변 밝기 조건에 따라 필요한 부분의 투과도를 선택적으로 조절함으로써 AR 정보의 가독성을 높이는 구조다.
기존 AR 기기는 강한 햇빛이 존재하는 야외에서 가상 정보와 실제 배경의 명암 대비가 떨어지는 문제가 있었다. 특히 일부 차광 기술은 해외 선진 기술에 대한 의존도가 높고, 유리 기반 구조는 무게와 두께, 곡면 대응 측면에서 웨어러블 기기에 적용하는 데 제약이 있었다.
씨와이오토텍 연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 유연 소자 기반의 필름 구조를 적용했다. 얇고 가벼우면서도 일정 수준의 곡률에 대응할 수 있어 AR 글라스와 같은 착용형 디바이스에 적용 가능성을 높인 것이 특징이다.
개발 과정에서는 필름형 소자에서 발생하기 쉬운 점착력 저하와 패턴 불균일, 염료 색상 편차 등의 문제를 개선하는 데 중점을 뒀다.
먼저 몰드 구조를 최적화해 정밀한 셀 갭(Cell Gap)을 확보하고, R2P(Roll-to-Plate) 공정에서 발생할 수 있는 패턴 균일성 문제를 보완했다. 이와 함께 분자 구조 예측을 기반으로 한 대규모 스크리닝을 적용해 염료 조성을 개선했으며, 색 왜곡을 70% 수준까지 개선하는 성과를 확보했다.
구동 구조에서도 14V급 저전압 운용이 가능한 60×40 패시브 매트릭스를 구현했다. 이는 총 2,400개 셀을 개별적으로 제어할 수 있도록 설계된 것으로, 필요한 영역만 선택적으로 조절하는 로컬 디밍 기능 구현의 기반이 된다.
시제품 성능 평가 결과 응답속도(On+Off)는 8.92ms, 구동전압은 14.36V로 나타났다. 개구율은 92.9%, Haze는 3% 이하를 기록했으며 곡률 반경 R=70mm 이하 조건에서도 적용 가능성을 확보했다.
이 같은 성능은 웨어러블 투명 디스플레이가 해결해야 할 주요 과제인 야외 시인성과 전력 효율 문제를 동시에 개선하는 데 활용될 가능성이 있다. 특히 필요한 시청 영역만 선택적으로 투과도를 조절하는 방식은 전체 화면을 일률적으로 차광하는 구조와 다른 응용 가능성을 제공한다.
적용 분야도 AR 글라스에 국한되지 않는다.
초경량·박형 유연 필름은 AR 안경 렌즈와 결합해 외부 광량이 높은 환경에서 표시 정보의 시인성을 높이는 데 활용할 수 있다. 자동차 분야에서는 전방 선바이저에 적용해 주행 중 눈부심을 조절하면서 HUD 정보를 함께 표시하는 스마트 바이저 기술로 확장될 가능성이 있다.
산업 현장 작업자용 AR 헬멧, 의료 및 교육용 웨어러블 디스플레이, 건설 현장용 투명 정보 장치, 군용 특수 환경 디스플레이 등도 잠재적인 적용 분야로 거론된다.
특히 필름 구조는 기존 유리 기반 소자가 적용되기 어려웠던 곡면형 제품에 대응하기 쉽고 무게 부담을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 이에 따라 웨어러블 기기의 디자인 자유도와 착용 편의성 향상에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
씨와이오토텍은 이번 기술 개발과 함께 정밀 얼라인먼트 기술을 반영한 독자적 R2P 시제품 제작 장비를 구축해 향후 양산 전환을 위한 기반도 마련했다. 연구 단계의 소재·소자 개발을 넘어 실제 제품 적용과 제조 공정 확장 가능성까지 고려한 것이다.
씨와이오토텍 관계자는 “이번 기술은 단순한 실험실 수준의 부품 개발을 넘어 AR 글라스와 자동차 스마트 바이저 등 실제 제품에 적용할 수 있는 실용성을 목표로 개발됐다”며 “국내 AR 및 모빌리티 산업의 기술 경쟁력 강화에 기여할 수 있도록 후속 상용화를 추진해 나갈 것”이라고 밝혔다.
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