삼성전자 SK하이닉스 삼성디스플레이 LG디스플레이는 세계 반도체·디스플레이를 주도하고 있다. 하지만 이를 만들기 위한 소재·부품·장비(소부장)는 해외의존도가 높다. 지난 10여년 줄곧 지적했던 문제다. 일본 수출규제는 한국 기업의 약점을 부각했다. <디지털데일리>는 소부장 육성을 위해선 무엇이 필요한지, 우리 기업은 어떤 노력을 하고 있는지 등 유망기업을 만나 현장의 목소리를 들어봤다.<편집자주>

[디지털데일리 김도현기자] 디스플레이 생산과정에서 레이저장비는 필수적이다. ▲박막트랜지스터(TFT) 회로를 새기는 ‘노광장비’ ▲불순물 제거 및 이온 주입하는 ‘레이저어닐링’ ▲유기발광다이오드(OLED) 기판에서 폴리이미드필름(PI)을 떼어내는 ‘레이저리프트오프’(LLO) ▲패널을 자르는 ‘레이저커팅기’ 등 주요 공정을 맡고 있다.

레이저장비에서는 레이저 소스(광원)와 광학계가 큰 비중을 차지한다. 기술력, 원가 등에서 핵심이다. 돋보기로 태양빛을 모으듯, 광원(빛)을 광학계(렌즈)에 통과시키는 방식이다. 이는 에너지를 높이거나, 형상을 만든다.

레이저 소스는 외국 업체 독무대다. 미국 코히런트, 독일 트럼프, 프랑스 앰플리튜드 등이 주요 공급사다. 광학계 역시 외산의존도가 높지만, 상황이 조금 낫다. 필옵틱스가 국내 최초로 광학계를 개발했다. 최근 경기도 수원 본사에서 만난 필옵틱스 관계자는 “레이저 소스와 광학계는 장비 원가 대부분을 차지한다”며 “소스는 기술격차가 너무 커 시도 자체를 못 했다. 광학계 국산화에 집중, 의미 있는 성과를 도출했다”고 설명했다.

필옵틱스는 자체 광학계를 레이저장비에 탑재, 삼성디스플레이 등 고객사에 납품하고 있다. 주력 장비는 OLED 커팅기와 LLO다. 커팅기는 말 그대로 패널을 자르는 역할이다. 필옵틱스는 ‘쇼트 펄스 레이저’ 기술을 활용, 리지드(단단한) 및 플렉시블(유연한) 디스플레이 등 다양한 패널에 대응할 수 있다. 해당 기술은 레이저 출력 시 발진·정지를 반복, 레이저 빔의 지름을 가늘게 한다. 이는 정교한 커팅 작업을 돕는다.

LLO는 OLED의 리프트오프 공정을 담당한다. 오랜 연구개발(R&D)와 축적된 광학계 기술력으로 완성된 장비다. 플렉시블 OLED는 유리기판에 PI를 코팅한 뒤, 만들어진다. 유연성을 부여하기 위해 PI 소재를 활용한다. 이후 주요 공정이 끝나면, PI와 유리기판을 분리해야 한다. 이때 LLO가 자외선(UV) 파장의 레이저와 라인빔 광학계를 사용, 둘을 떼어낸다. 필옵틱스는 레이저 소스로 다이오드펌핑고체(DPSS)를 적용, 원가절감에 성공했다. DPSS는 기존 엑시머 레이저 대비 교체 주기, 유지 및 보수 비용 등에 강점이 있다.
필옵틱스 관계자는 “그동안 중소형 OLED 장비 위주였지만, 대형 OLED도 납품할 예정”이라며 “차세대 디스플레이용 장비도 공급할 것”이라고 말했다. 퀀텀닷(QD) 및 접는(Foldable, 폴더블) 디스플레이 대응 차원이다.

필옵틱스는 2차전지 공정용 ‘노칭 장비’도 공급한다. 삼성SDI와 공동으로 레이저를 활용한 공법 및 장비를 개발했다. 이 장비는 배터리 소재를 적당한 길이로 자르는 제품이다. 추가로 배터리 양·음극에 알루미늄과 구리 탭을 붙이는 ‘탭 웰딩 장비’ 등 신규공정설비도 준비돼 있다. 필옵틱스는 2차전지 사업을 분사, 종속회사 ‘피비엠’을 설립할 예정이다. 2차전지 사업을 강화하는 목적이다.

이외에도 다이렉트이미징(DI) 노광기, 파인메탈마스크(FMM), 3차원(3D) 검사기 사업 등을 추진하고 있다. DI는 포토마스크 없이 회로 패턴을 새길 수 있는 장비다. FMM은 OLED 증착 공정에서 레드·그린·블루(RGB) 유기물이 섞이지 않고, 입혀질 수 있도록 하는 소재다. 3D 검사기는 디스플레이, 반도체의 불량을 판별하는 장비다.

필옵틱스 관계자는 “DI 노광기, FMM 등은 기존 OLED 사업에 힘을 실어줄 아이템”이라면서 “3D 검사기는 반도체 시장을 진출하는 데 기여할 제품”이라고 언급했다. 이어 “회사는 2년 주기로 매출이 급증한 바 있다. 그 사이에는 리지드 OLED 커팅기, 플렉시블 OLED 커팅기 등 개발이 있었다”며 “2018~2019년 디스플레이 업체 투자가 적었지만, 올해는 고객사 투자 증대와 새로운 아이템 등이 실적 개선을 이끌 것”이라고 분석했다.

<김도현 기자>dobest@ddaily.co.kr