2023 IEEE Fellow 

플렉시블 및 웨어러블 디스플레이 분야에 기여한 공헌을 인정받아 2023 IEEE Fellow로 선정되신 KAIST 최경철 교수님을 소개합니다. "섬유형 디스플레이의 개척자"로도 불릴 만큼 새로운 도전을 두려워하지 않고 창의·혁신적인 연구 개발로 디스플레이 분야 기술을 세계적으로 선도하며, 현재는 OLED를 응용한 광패치 기술에 집중하고 계신 교수님의 진솔한 연구 스토리를 전해 드립니다.

▶ 교수님 소개 부탁드립니다. 

안녕하세요, 최경철 교수입니다. 저는 KAIST 전기 및 전자공학부에서 교수로 재직 중이며, 1986년에 서울대 전기공학과에서 학사학위를, 이어서 서울대 대학원 전기공학과에서 석사(88년) 및 박사(93년) 학위를 받았습니다. 제 연구 분야는 주로 디스플레이 분야이며, 박사학위 연구 주제는 플라즈마 디스플레이였습니다. 이후 고등기술연구원에서는 Field Emission Display 연구 개발, Spectron Corporation of America, Hyundai Plasma Display, 현대전자에서는 Plasma Display 개발을 담당하였고, 세종대학교 전자공학과 교수로 재직할 때에는 Information Display Research Center 센터장으로서 PDP/OLED/FED 등의 Emissive display 연구를 주도하였습니다. 2005년 KAIST로 학교를 이적하면서는 과기부의 ERC 사업으로 차세대 플렉시블 디스플레이 융합센터 센터를 유치하였고, 총괄 연구 책임자인 센터장으로서 유연 OLED 디스플레이 연구를 수행하였습니다. 현재는 Flexible/Wearable/Stretchable OLED를 활용한 빛 치료 연구를 수행 중입니다.

▶ 전기·전자·컴퓨터·통신 분야에서 세계적으로 가장 권위 있는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 석학회원(Fellow)으로 선정되신 소감을 말씀해 주세요.

이번 2023년 IEEE Fellow로 선정되어 매우 기쁩니다. 특히 IEEE의 전자 소자 분야(Electron Device Society)에서 미래 기술인 flexible/wearable display 연구를 인정받아 석학회원이 된 것이 무척 자랑스럽습니다.  

▶ 이번 2023 IEEE Fellow 선정에 있어 '플렉시블 및 웨어러블 디스플레이 분야'에 대한 공로를 높이 평가받으셨습니다. 교수님의 주 연구 분야에 대한 소개 부탁드립니다.

저는 지난 30년 동안 디스플레이 분야를 연구해 왔고, 최근 15년 동안 flexible/Wearable display 및 그 응용 분야를 중점적으로 연구해 왔습니다. 특히, Flexible OLED 소자는 현재 스마트폰 foldable 스크린과 TV rollable 스크린에서 사용되고 있습니다. Foldable 스크린은 극한 곡률 반경(2% 이상의 strain)이 필요하기 때문에, 기본 유연 OLED 소자로는 해결할 수 없어 Hinge의 기계적 기술을 부가적으로 사용하고 있습니다. 반면, rollable 스크린은 곡률 반경이 적어서 기존의 thin glass OLED 기술로도 가능합니다. 이에 따라 각각 foldable OLED 스마트폰과 rollable OLED TV로 상용화되었습니다.

하지만 Flexible OLED 소자 자체로 상용화가 어려운 이유는, 극한 곡률 반경에 견디지 못하고 자유자재로 굽혔다 펼쳤다 할 수 없기 때문입니다. 이는 OLED 소자를 구성하는 요소 중 하나인 봉지막(Encapsulation layer)이 극한 곡률 반경에 견디지 못하기 때문입니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제 연구는 유연 봉지막이 극한의 곡률 반경에서도 잘 견딜 수 있도록 하는 방법과, 늘어나는(Stretchable) OLED에도 적용할 수 있는 해결책을 제시하였습니다. 결점제어(Defect controlling)라는 개념을 활용하여 연구를 수행하였습니다.

또한, 웨어러블 디스플레이 연구에서는 직접 섬유 한 올 한 올에 OLED 소자를 형성하는 연구와 천(Clothes) 위에 OLED 소자를 형성하는 연구를 수행 중입니다. 이에 따라, 입을 수 있는(Wearable) 디스플레이가 아니라 정말로 입는(True wearing) OLED 디스플레이 소자를 처음으로 제안하였으며 많은 연구 결과를 도출하였습니다.

▶ 교수님은 '섬유형 디스플레이의 개척자'로 불리십니다. 해당 연구성과에 대한 설명을 부탁드립니다.

섬유 디스플레이는 두 가지 방식으로 분류됩니다. 첫 번째 방식은 실 위에 OLED와 TFT (Thin film Transistor)을 형성한 후 직조하여 디스플레이 옷을 만드는 방식이며, 두 번째 방식은 천 위에 OLED와 TFT을 형성한 후 재단하거나 오려 붙여 디스플레이 옷을 만드는 방식입니다.

실 위에 OLED을 형성하는 기술은 공정이 복잡하고 OLED 소자의 특성이 제대로 발현되지 않는 문제점이 있었습니다. 하지만 용액공정 OLED에서는 Dip coating 방법으로 소자를 최적 설계하여 이 문제를 해결했고, 증착 공정 Small molecule OLED에서는 전극 설계를 통해 문제를 해결하여 세계에서 가장 휘도, 효율, 수명이 뛰어난 실(Fiber) OLED를 개발하였습니다. 이 연구를 확장하여, 실 위에 white OLED을 형성하는 것에도 성공했으며, 최초로 passive 구동 및 TFT와 결합한 active 구동도 실현하는 연구를 수행했습니다.

옷 위에 OLED을 형성하는 연구는 실 위에 OLED을 구현하는 연구에 비해 공정적인 측면에서는 상대적으로 쉽지만, 옷 위에 여러 층의 유무기물이 형성되어 천의 고유한 성질인 부드러움과 구김 성질 등을 잃어버릴 수 있습니다. 이러한 문제들을 해결하는 방법을 제시하여, 어떠한 종류의 천으로도 OLED 및 TFT 소자가 형성 가능한 결과를 보여주었습니다. 천 위에 형성된 OLED와 TFT 등의 소자들은 천과 비슷한 유연성을 갖으면서 디스플레이의 광학적 및 전기적 특성이 우수하며 세탁에도 견딜 수 있다는 것을 증명했습니다.

이러한 기술들은 "Wearable"이 아닌 "Wearing" 한 전자소자 구현에 일조할 수 있을 것으로 판단됩니다. 즉, 섬유 디스플레이 기술은 옷이나 천 위에 디스플레이 소자를 형성하여 착용자가 일상적인 활동을 하면서 디스플레이를 사용할 수 있는 혁신적인 기술입니다. 이를 통해 착용자는 편리하게 정보를 확인하거나 의사소통 등을 할 수 있게 되며, 이러한 기술은 더욱 발전하여 새로운 분야에서의 응용이 가능해질 것으로 기대됩니다.

▶ 또한 OLED 광패치 개발 및 이를 기술 사업화까지 이끌어내셨습니다. 이에 대한 설명과 더불어 어떤 질병에서 치료 효과를 기대할 수 있는지 궁금합니다.

지금까지 연구한 유연 OLED 및 섬유 OLED 응용으로 OLED 광패치 기술을 병원들과 공동 연구하고 있습니다. OLED 광패치 기술은 일상생활 속에서 치료가 가능한 wearable phototherapy 기술의 한 방법으로 상용화하고자 합니다. 현재 광바이오라는 KAIST 연구소 기업을 창업하여 OLED 광패치를 생산할 예정이며, 의료기기 회사들은 각자의 사업 목적에 맞추어 OLED 광패치 모듈을 이용하여 치료용 wearable 의료기기 제품을 만들게 될 것입니다. OLED의 파장에 따라 여러 가지 질병에 적용할 수 있는데, Photo-Bio-Modulation(PBM)의 경우 세포재생을 통한 상처 치료, 수술 창상 치료, 주름 개선, 여드름 치료, 아토피 치료 등의 피부 질환 치료와 통증 치료, 황달 치료 등에 사용될 수 있습니다. 또한 빛 자극을 시신경에 뇌의 감마리듬에 맞추면 인지능력 향상 및 아밀로이드 베타를 제거하여 알츠하이머 치료 기능성도 있다고 판단됩니다. Photo-Dynamic-Therapy(PDT)의 경우 피부암 등의 암세포 제거, 건선 치료 등에 사용 가능합니다.

▶ 디스플레이 기술도 하루가 다르게 빠르게 업그레이드되는 분야인데요. 우리나라의 디스플레이 관련 연구 및 기술은 선진국과 대비해서 어느 수준에 와 있는지 소견을 말씀해 주세요.

대한민국은 디스플레이 분야에서 세계 1위를 차지하고 있습니다. 그러나 중국의 디스플레이 기술 개발 속도는 매우 빠르며, LCD 기술은 우리가 포기해야 할 것으로 예상되고 있습니다. 반면, OLED 기술의 설계 및 제조 기술은 아직도 선두에 있습니다. 삼성디스플레이와 LG디스플레이는 중소형 OLED 시장에서 전 세계 시장의 80% 이상을 점유하고 있으며, 대형 OLED 디스플레이 시장에서는 LG디스플레이가 100%의 점유율을 보유하고 있습니다. 그러나 중국도 OLED 기술에 대한 추격을 강력히 하고 있기 때문에 우리는 계속해서 기술적 격차를 벌려 나가야 합니다. 이를 위해서는 flexible/stretchable/wearable 등의 유연 OLED 기술 개발이 매우 중요합니다. 특히, wearable OLED 광패치 기술의 연구개발은 디스플레이 응용 기술에서 중국과 차별화를 꾀할 수 있는 전략이라고 판단됩니다. 

▶ 이 분야를 전공하신 계기가 있다면 말씀해 주세요.

박사학위 시절부터 디스플레이 분야를 연구하였습니다. 당시 국내에서는 누구도 전공하지 않았던 분야였기 때문에, 새로운 도전으로 선택하게 되었습니다. 이후에는 PDP, FED, 유연 OLED, 그리고 디스플레이의 광패치 응용 분야 등으로 연구 주제를 계속 변화시켜왔습니다. 제가 디스플레이 분야에서 연구를 진행한 이유는 다른 사람들이 시도하지 않는 연구를 찾아서 도전해보고자 했기 때문입니다. 

▶ 연구자로서 후학 양성의 멘토로서 교수님이 생각하시는 철학 또는 가치관이 있다면 말씀해 주세요.

제 연구실에서는 대학원생들에게 석박사 학위과정은 문제를 정의하고 해결하는 과정을 배우는 곳이라고 자주 언급합니다. 즉, 자신이 하는 연구 분야의 문제가 무엇인지 잘 파악하고 정의하고, 최고 수준이거나 최초의 결과를 얻기 위한 항상 새롭고 독창적인 문제 해결 방법을 제시해야 한다는 것입니다. 이와 같은 길을 걷는 후배들도 자신이 선택한 연구 분야에서 최초이자 최고 수준의 연구자가 되기를 바랍니다.

▶ 특별히 기억에 남는 본인의 논문을 꼽는다면?

제가 박사학위를 마치면서 처음으로 저널에 게재된 첫 번째 논문*이 기억에 매우 남습니다. 지금 다시 보면 어색한 부분도 있고 내용도 부족한 면이 있지만, 그 논문 덕분에 저와 제 가족의 인생이 바뀌게 되었습니다. 지금까지 학회나 저널 등에서 400여편의 논문을 발표하였고, 모든 논문이 제 인생의 기록이며 모든 것이 담겨 있습니다.

* 『Improved Pulsed Memory dc Plasma display with High Frequency Auxiliary Anode Pulses』 Journal of the SID (vol 1, no 3, pp 353-358, January, 1993)

▶ 이 분야에 관심 있는 후배들에게 필요한 지식과 역량 등에 대한 조언 부탁드립니다.

어떤 분야에서도 기초 지식을 확실히 다지는 것이 중요합니다. 학부에서 배우는 모든 과목에 충실하며, 자신이 하고자 하는 것을 찾아내고 그에 대한 동기를 부여하는 것이 핵심입니다. 자신이 무엇을 잘할 수 있는지 파악하고, 다양한 경험을 통해 동기를 얻는 기회를 만들어 나가기 바랍니다.

▶ 앞으로 계획에 대해 말씀 부탁드립니다. 

저는 광패치 기술을 활용하여 치매 치료나 신경 세포 재생을 통해 난치성 질환의 증상에 대한 해결책을 찾는 것이 향후 목표입니다. 이를 위해 저에게 주어진 시간 동안에 최선의 노력을 해보도록 하겠습니다. 감사합니다.

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