스마트폰 터치 기술, 다음 주인공이 에어로젤이라던데요?

스마트폰 터치 기술은 처음 등장했을 때 그 자체만으로도 충분히 혁신적이었지만, 지금은 거의 모든 기기가 터치스크린을 사용하면서 더 자연스럽고 더 정확한 반응을 요구받고 있다. 제조사들은 얇고 가벼운 디스플레이를 만들기 위해 끊임없이 새로운 소재를 찾고 있는데, 최근 여러 연구에서 ‘에어로젤’이라는 초경량 소재가 터치 기술의 가능성을 크게 넓힐 수 있다는 결과가 등장하고 있다. 에어로젤은 공기가 대부분을 차지하는 가벼운 구조지만, 전기 신호를 다루는 능력이 뛰어나다. 정전식 터치가 갖는 신호 간섭·민감도 저하 같은 문제를 개선할 수 있는 후보로 평가받고 있기 때문이다. 이 글에서는 에어로젤이 스마트폰 터치 기술과 어떤 방식으로 연결되는지, 현 기술의 한계는 무엇인지, 그리고 앞으로 어떤 변화가 예상되는지 친근하게 정리해본다.

 

에어로젤 층이 포함된 스마트폰 터치 패널 구조를 설명하는 일러스트

에어로젤은 어떤 소재일까?

1) 가벼움과 다공성이 동시에 존재하는 독특한 구조

에어로젤은 전체 부피의 대부분이 기공(작은 구멍)으로 구성된 구조다. 외형은 가볍고 단단한 젤 형태처럼 보이지만 내부는 매우 복잡한 미세망으로 이루어져 있다. 이 구조 덕분에 무게는 거의 느껴지지 않지만, 열과 전기를 다루는 데에서 기존 소재와 다른 특성이 나타난다.

2) 전기 신호를 빠르게 안정시키는 특성

정전식 터치의 핵심은 ‘전하의 이동과 변화’를 감지하는 것이다. 에어로젤 내부의 다공성은 전기 신호를 분산시키는 대신, 불필요한 노이즈는 줄이고 필요한 신호만 부드럽게 전달해준다. 이런 특성은 기존 필름 기반 센서의 단점을 보완할 가능성을 보여준다.

스마트폰 터치 기술이 원하는 새로운 소재 조건

정전식 터치 기술은 손끝에서 발생하는 아주 작은 전하 변화를 읽어내는 방식이다. 터치 패널이 얇아질수록 외부 간섭이나 잡음의 영향이 커지고 정확도도 떨어지기 쉽다. 제조사들은 이 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 조건을 충족하는 소재를 찾고 있다.

• 얇아도 민감도가 유지되는가
• 온도 변화에 따른 변형이 적은가
• 전기적 노이즈를 줄일 수 있는가
• 가벼운 재료인가
• 대량 생산 공정으로 전환할 수 있는가

여기서 에어로젤이 제법 많은 조건을 충족한다는 점이 흥미롭다.

에어로젤이 터치 기술에서 주목받는 이유

1) 미세 기공 구조가 전하 흐름을 정교하게 만들기 때문

에어로젤 내부의 나노 기공은 작은 전하 변화에 민감하게 반응한다. 이 기공들이 전하를 잡아두거나 왜곡시키지 않고 균일하게 퍼뜨리는 역할을 하기 때문에, 터치 좌표가 일정하게 잡히고 정밀도가 높아진다.
기존 센서에서 가끔 발생하는 “눌렀던 곳보다 옆 좌표가 눌리는 현상” 같은 오차를 줄일 가능성이 높다.

2) 화면을 더 얇게 만들 수 있다는 장점

스마트폰이 점점 얇아지고 있는데, 이는 내부 부품들이 계속해서 경량화되고 있기 때문이다. 에어로젤은 고강도이면서도 초경량이라는 점이 터치 패널 구조를 단순화하는 데 도움이 된다. 얇아진 패널은 반응 속도 개선에도 유리하다.

3) 외부 간섭에 강한 특성

정전식 터치의 문제 중 하나가 주변 전기 신호나 외부 환경 때문에 생기는 노이즈다. 에어로젤은 신호가 통과하는 동안 잡음을 줄이고 필요한 신호만 전달하는 방식으로 터치 오류를 줄인다.

4) 온도 변화에 잘 견디는 안정성

스마트폰은 한여름 대중교통 내부와 겨울 실외 같은 극단적인 환경을 모두 경험한다. 에어로젤은 온도 변화에 따른 신축이 거의 없어 터치 패널이 장기간 안정적으로 작동할 수 있게 돕는다.

에어로젤 기반 터치 기술이 만들어낼 변화

1) 장갑을 낀 상태에서도 터치 인식이 더 잘되는 환경

정전식 터치는 보통 피부의 전하를 직접 감지하기 때문에 장갑을 끼면 반응이 떨어지곤 한다. 에어로젤은 신호 증폭 효과를 가질 수 있어 장갑을 끼고도 민감도가 유지될 가능성이 있다.

2) 보호필름을 붙여도 터치 감도 저하가 적어지는 구조

보호필름이 두꺼우면 터치 반응이 둔해지는데, 에어로젤은 필름 두께 증가에도 전하 변화를 비교적 정확하게 전송한다.
필름 선택 폭이 넓어질 수 있다.

3) 필압·터치 감도 구분이 더 정밀해질 가능성

에어로젤의 구조는 압력 변화에도 민감하게 반응한다. 따라서 필기 기능을 활용하는 스마트 디바이스에서 더 자연스러운 필압 감지 기술이 구현될 수 있다.

기술 상용화를 위한 과제

1) 생산 효율성 확보

에어로젤은 구조가 섬세해 제조 과정에서 변형이 생기기 쉽다. 대량 생산 라인이 구축되려면 안정적인 제조 기술이 필수다.

2) 가격 문제

현재 에어로젤 기반 소재는 비교적 고가에 속한다.
하지만 신소재는 대부분 초기 단계에서 높은 비용을 거쳐 점차 현실적인 가격으로 내려오는 경향이 있다.

3) 내구성 검증

터치 패널은 충격·마찰·압력 등을 반복적으로 받는다.
에어로젤이 단독으로 사용되기보다는 복합소재 형태로 적용되는 이유가 여기에 있다.

스마트폰의 미래에서 에어로젤이 갖는 의미

터치 기술은 이미 충분히 발달한 것처럼 보이지만, 최신 스마트폰을 살펴보면 민감도·정확도·부드러움 같은 요소가 계속 개선되고 있다. 에어로젤은 이 과정에서 중요한 역할을 맡게 될 가능성이 크다.
가벼움·정전 안정성·얇은 패널 설계 같은 요소는 스마트폰뿐 아니라 태블릿·웨어러블 기기에도 그대로 활용될 수 있다.

앞으로 출시될 디스플레이에서 “터치 감도가 훨씬 자연스러워졌다”는 평가가 나온다면, 그 뒤에는 에어로젤이 자리하고 있을지도 모른다.

 

터치스크린 기술은 눈에 보이지 않는 얇은 레이어들의 협력으로 이루어지고 있다. 에어로젤은 이런 레이어 중 핵심 요소를 개선할 수 있는 소재로 주목받고 있다. 초경량 구조, 정전 안정성, 외부 간섭 저감 효과 등은 기존의 정전식 필름이 가지기 어려운 장점들이다.
스마트폰이 앞으로 얼마나 자연스러운 터치 경험을 제공하게 될지에 따라 에어로젤의 중요성도 함께 커질 가능성이 충분하다.

나노 기공 구조가 보이는 에어로젤 소재의 확대 이미지