폴더블 스마트폰 기술 경쟁의 핵심은 단순히 디스플레이 자체가 아니라, 그 아래에 숨겨진 초정밀 힌지 지지 구조 설계 기술에 있다.

최근 글로벌 신에너지 스마트 제조 솔루션 기업 LEAD는 글로벌 스마트폰 제조사 OPPO와 공동 기술 개발 프로젝트를 추진하며, 기존 소비전자 제조 영역에서는 보기 드물었던 칩(Chip)급 정밀 3D 프린팅 기술을 폴더블 스마트폰 힌지 제조 공정에 처음으로 적용했다.

기존의 기계 가공 방식을 뒤집는 이 기초적 기술 혁신은 OPPO Find N6가 '주름 없는 폴딩' 경험으로 나아가는 핵심 기술 기반이 되었을 뿐만 아니라, 글로벌 소비자 가전의 정밀 제조에 새로운 상상력의 지평을 열어주었다.

‘마이크로 정밀 한계’를 넘어

기계 가공 기술의 물리적 한계를 돌파하다

최근 폴더블 스마트폰 시장은 빠르게 성장하고 있지만, 사용자 경험 측면에서 여전히 해결해야 할 가장 중요한 과제는 디스플레이에 발생하는 폴딩 주름(Folding crease) 문제다.

이러한 주름 문제가 쉽게 해결되지 않는 이유는 스마트폰 내부의 극도로 제한된 구조 공간 때문이다. 사람의 눈으로는 확인하기 어려운 마이크로미터(μm) 수준의 미세 공차라도 수만 회 이상의 반복 폴딩 과정에서 점차 확대되며 화면 표면에 눈에 띄는 주름 형태로 나타나게 된다.

현재까지 사용돼 온 기존 정밀 기계 가공 및 연마 기술은 이미 정밀 제조 기술의 물리적 한계에 근접한 수준에 도달해 있어 평탄도 개선 측면에서 추가적인 비약적 성능 향상을 기대하기 어려운 상황이다.

이처럼 산업 전반의 기술 발전을 제한해 온 ‘마이크로 정밀 장벽’을 극복하기 위해 LEAD와 OPPO는 기존 접근 방식에서 벗어나 새로운 제조 전략을 도입했다. 그 해법은 바로 마이크로미터급 정밀 3D 프린팅 기술이다.

해당 기술은 일반적으로 반도체와 첨단 칩 제조 분야에서 활용되는 초정밀 제조 공정으로, 폴더블 스마트폰 힌지 핵심 부품의 구조를 마이크로 단위 수준에서 정밀하게 재설계할 수 있다. 특히 힌지 표면에 균일하고 정밀하게 밀착되는 고분자 지지층을 형성함으로써 폴딩 과정에서 발생하는 응력을 효과적으로 분산시키고 안정적인 완충 구조를 제공한다.

이를 통해 폴더블 디스플레이는 기존 기술 한계를 넘어서는 수준의 평탄도를 확보하게 됐으며, 사용자 경험 측면에서도 한 단계 진화한 ‘무주름 폴딩’ 구현에 한 걸음 더 가까워졌다는 평가를 받고 있다.

프로젝트 적용 사례

극한 조건 속에서도 구현한 ‘정밀 제조의 확실성’

OPPO와의 공동 개발 과정에서 LEAD는 자체 개발한 마이크로미터급 정밀 3D 프린팅 장비의 기술 성능을 최대 수준까지 끌어올렸다. 특히 구조가 매우 복잡하고 불규칙한 힌지 표면 위에 고분자 소재를 정밀하게 적층하는 작업은 초미세 조각 표면 위에 정밀하게 포장층을 형성하는 수준의 난이도를 요구하는 고난도 공정이었다.이러한 기술 구현을 가능하게 한 배경에는 LEAD가 확보한 세 가지 핵심 정밀 제조 기술이 자리하고 있다.

머리카락보다 훨씬 정밀한

마이크로미터급 위치 제어 기술

해당 장비는 고정밀 3D 형상 지능형 스캐닝 기술을 기반으로 힌지 구조 전체를 마치 ‘마이크로 CT 촬영’처럼 정밀하게 분석한다. 이를 통해 장비의 위치 제어 정밀도는 ±3μm 수준에 도달했으며, 이는 일반적인 사람 머리카락 직경의 약 20분의 1에 해당하는 수준이다.

또한 실제 출력 정밀도 역시 10μm 이하 수준으로 유지돼 구조적으로 매우 복잡한 힌지 내부 미세 공간에서도 고분자 소재가 정확하게 밀착되며 안정적으로 적층될 수 있도록 지원한다.

세포보다 작은 수준의

피코리터(pL) 단위 초미세 액적 제어 기술

얼마나 작은 물방울을 본 적이 있나요? LEAD가 개발한 초정밀 미세 액적 제어 기술은 단일 분사 액적의 체적을 5~21피코리터(pL) 수준으로 정밀 제어할 수 있다. 피코리터는 1조 분의 1리터에 해당하는 초미세 단위로, 인체 세포보다도 작은 수준의 체적 범위다.

여기에 최대 5080dpi 초고해상도 출력 성능이 결합되면서 장비는 마치 초정밀 미세 구조를 한 층씩 쌓아 올리는 마이크로 단위 적층 공정처럼 작동한다. 이러한 정밀 적층 과정은 힌지 표면 전체에 균일하고 안정적인 고분자 지지층을 형성하는 데 핵심적인 역할을 수행한다.

최대 1000mm/s급 고속 출력 성능

양산 적용을 위한 공정 안정성 확보

기초 기술의 완성도는 실험실 수준을 넘어 실제 양산 환경에서 구현될 때 비로소 의미를 갖는다. LEAD의 해당 장비는 최대 1000mm/s 수준의 고속 출력 성능을 확보했으며, 동시에 순환 온도 제어 시스템과 AOI(자동 광학 검사) 기반 인라인 결함 검출 시스템을 통합 적용했다.

이를 통해 출력 막 두께의 균일도 편차를 5% 이하 수준으로 안정적으로 유지하면서도 고속·고신뢰성 기반 스마트 양산 공정 적용이 가능해졌다.

산업 협력 시너지

기초 제조 기술 혁신으로 스마트 제조 경쟁력 강화

LEAD가 힌지 기판 표면 위에 단일 고분자 적층 구조를 마이크로 단위 수준으로 정밀 제어할 수 있었던 것은 단기간에 이루어진 성과가 아니다. 이는 고급 장비 개발과 초정밀 제조 기술 분야에서 오랜 기간 축적된 기술 역량의 결과이며, 동시에 OPPO와의 제품 설계 및 구조 개발 단계에서의 긴밀한 공동 협업을 통해 완성된 성과다.

양사는 초고정밀 3D 형상 검출 기술과 핵심 장비 성능 구현 과정에서 발생한 기술적 난제를 공동으로 해결했으며, 동시에 다수의 핵심 공정 변수에 대해 수천 회 수준의 공동 최적화 작업을 수행했다. 그 결과 해당 기술은 실제 상용 제품 제조 환경에서 ‘개념 검증을 넘어 양산 적용 단계까지 확장되는 성과’를 달성할 수 있었다.

기존 기술의 한계를 넘어 마이크로 세계에서 새로운 해답을 찾기 위한 이번 LEAD와 OPPO의 공동 협력은 단순한 공정 개선을 넘어선 의미를 갖는다. 이는 첨단 소재 기술과 기초 제조 공정 영역에서 중국 스마트 제조 산업이 확보한 기술 경쟁력을 보여주는 대표적인 사례로 평가된다.

향후 LEAD는 첨단 제조 기술의 새로운 영역을 지속적으로 개척하는 동시에 글로벌 산업 생태계 내 주요 파트너들과의 협력을 더욱 강화해 나갈 계획이다. 이를 통해 현재 연구개발 단계에 머물러 있는 다양한 차세대 정밀 제조 기술을 실제 산업 적용 단계로 확장시키고, 글로벌 첨단 제조 산업의 협력 기반을 강화하는 데 기여할 방침이다.