수만 번 접어도 '주름 제로'…KAIST, 폴더블폰 한계 돌파 기술 개발

한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 폴더블 스마트폰의 고질적인 난제인 화면 주름을 근본적으로 해결할 수 있는 원천기술을 개발했다. 2026년 4월 20일 업계 동향에 따르면, 해당 연구팀은 디스플레이 접힘 부위에서 발생하는 응력을 제어해 수만 번 반복해서 접고 펴도 주름이 발생하지 않는 기술을 확보하고 특허 등록을 완료했다. 스마트폰 폼팩터 혁신의 핵심으로 꼽히는 폴더블 기기는 그동안 물리적 한계로 인해 화면 왜곡 현상을 피할 수 없었다. 삼성전자 MX부문과 디스플레이 업계가 폴더블폰의 대중화를 위해 수율 안정화와 내구성 강화에 사활을 걸고 있는 가운데, 이번 연구 결과는 글로벌 디스플레이 시장의 패러다임을 전환할 수 있는 중요한 분기점으로 평가받는다.

폴더블폰 주름, 영원한 단점인가?

스마트폰 시장이 성숙기에 접어들면서 바(Bar) 형태의 디자인은 혁신의 한계에 직면했다. 이를 타개하기 위해 등장한 폴더블 스마트폰은 대화면의 몰입감과 뛰어난 휴대성을 동시에 제공하며 프리미엄 시장의 새로운 표준으로 자리 잡았다. 그러나 폼팩터의 물리적 특성상 화면 중앙을 가로지르는 주름은 제조사와 소비자 모두에게 해결해야 할 가장 큰 과제로 지목되어 왔다. 디스플레이를 물리적으로 접는 과정에서 발생하는 소재의 변형과 피로 누적은 불가피한 현상으로 여겨졌다. 시장조사업체와 업계 전문가들은 폴더블폰 단점으로 항상 화면 왜곡과 장기 사용 시의 내구성 저하를 꼽아왔다. 실제로 많은 소비자가 폴더블폰 장점인 멀티태스킹 능력과 넓은 화면 비율에도 불구하고, 주름으로 인한 시각적 불편함과 패널 파손 우려 때문에 구매를 주저하는 경향을 보였다. 디스플레이 패널을 구성하는 초박막유리(UTG)와 폴리이미드(PI) 필름은 높은 유연성을 갖췄지만, 일정 곡률 반경 이하로 강하게 접힐 경우 영구적인 소성 변형이 발생해 뚜렷한 자국이 남게 된다. 스마트폰 제조사들은 이 문제를 해결하기 위해 디스플레이 소재 자체의 물성을 바꾸기보다는, 힌지(경첩)의 기구적인 설계를 변경하는 우회적인 접근 방식을 주로 택해왔다. 이는 디스플레이 패널의 복잡한 다층 구조를 변경할 경우 발생할 수 있는 수율 하락과 공정 난이도 증가를 피하기 위한 고육지책이었다.

힌지 기술의 한계, 어떻게 돌파했나?

그동안 스마트폰 업계의 지배적인 접근법은 폴더블폰 힌지 구조를 개선하여 디스플레이가 접히는 곡률 반경을 최대한 넓히는 것이었다. 초기의 U자형 힌지에서 진화한 이른바 '물방울 힌지' 기술은 디스플레이가 완전히 반으로 꺾이는 대신, 힌지 내부에서 물방울 모양으로 둥글게 말려 들어가도록 설계하여 패널에 가해지는 물리적 스트레스를 분산시켰다. 이러한 기구적 설계는 초기 모델에 비해 주름을 상당히 완화하고 두께를 줄이는 성과를 거두었으나, 근본적인 발생 자체를 차단하지는 못했다. 사용 기간이 길어지고 접고 펴는 횟수가 수만 번 누적될수록 미세한 굴곡이 다시 나타나는 물리적 한계가 명확히 존재했다. 그러나 KAIST 기계공학과 연구팀의 이번 발표는 기존의 힌지 중심 접근에서 벗어나, 디스플레이 구조와 소재의 역학적 특성을 근본적으로 재설계했다는 점에서 기존의 통설에 균열을 만들어낸다. 최근 보도에 따르면, 연구팀은 디스플레이 패널 내부에 가해지는 압축 응력과 인장 응력을 효과적으로 상쇄할 수 있는 새로운 층간 구조를 개발했다. 디스플레이가 접힐 때 안쪽 면은 수축하고 바깥쪽 면은 팽창하려는 힘이 발생하는데, 이 상반된 힘을 패널 내부의 특수 구조가 흡수하고 분산시키는 원리다. 이를 통해 가혹한 반복 폴딩 테스트에서도 화면에 시각적인 왜곡이나 물리적인 영구 변형이 남지 않는 강력한 내구성을 입증했다. 연구팀은 지난해 9월 국내 특허 등록을 완료했으며, 현재 미국 등 해외 주요 국가에서도 특허 출원 절차를 밟고 있다.

구분	기존 힌지 중심 기술 (물방울 힌지 등)	KAIST 응력 제어 원천기술
핵심 원리	접힘 부위의 물리적 곡률 반경 확대	패널 내부 압축·인장 응력 상쇄 및 제어
주름 개선 수준	부분적 완화 (장기 사용 시 미세 굴곡 재발생)	근본적 차단 (수만 번 접어도 무변형 입증)
적용 대상	스마트폰 기구부 (경첩)	디스플레이 패널 내부 층간 구조
현재 단계	주요 제조사 양산 적용 중	특허 등록 완료 및 상용화 검증 단계

가장 강한 반박: 상용화 장벽과 원가 상승의 딜레마

물론 실험실 환경에서 입증된 원천기술이 당장 다음 세대 스마트폰 양산 라인에 곧바로 적용될 수 있는 것은 아니다. 디스플레이 업계 전문가들은 새로운 패널 구조가 실제 공정에 투입되기 위해서는 극복해야 할 까다로운 장벽들이 존재한다고 분석한다. 첫째는 기존 고도화된 유기발광다이오드(OLED) 양산 공정과의 호환성 문제다. 얇은 두께 안에 박막트랜지스터(TFT), 발광층, 봉지층, 터치센서, 편광판 등을 겹겹이 쌓아 올리는 복잡한 공정에 새로운 응력 제어층을 삽입하거나 구조를 변경할 경우, 전체 패널의 수율이 급격히 하락할 위험이 있다. 둘째는 제조 단가의 상승이다. 상용화를 위해서는 수율 안정화와 함께 철저한 원가 경쟁력이 확보되어야 한다. 현재 폴더블폰 가격이 일반적인 바형 스마트폰 대비 여전히 높게 형성되어 있는 상황에서, 신기술 도입으로 인한 패널 단가 상승은 최종 소비자 가격 인상으로 이어질 수 있다. 이는 폴더블폰의 본격적인 대중화 시기를 늦추는 걸림돌로 작용할 수 있다. 따라서 이 기술이 시장에 안착하기 위해서는 삼성디스플레이나 LG디스플레이 등 양산 능력을 갖춘 주요 패널 제조사와의 긴밀한 기술 이전 및 공동 공정 개발이 필수적이다. 시장에서는 향후 1~2년 내에 시제품 형태의 패널이 제조사 내부 신뢰성 테스트를 거칠 것으로 예상하며, 실제 소비자용 상용 기기에 탑재되기까지는 2~3년의 시간이 추가로 소요될 가능성이 있다고 평가한다.

폴더블폰 점유율 판도, 어떻게 바뀔까?

현재 글로벌 스마트폰 시장에서 폴더블폰 점유율 경쟁은 그 어느 때보다 치열하게 전개되고 있다. 삼성전자가 초기 시장을 개척하고 주도권을 쥐고 있는 가운데, 화웨이, 아너, 샤오미 등 중국 제조사들이 공격적인 가격 정책과 10mm 이하의 얇은 두께를 내세워 시장 점유율을 빠르게 잠식하고 있다. 글로벌 시장조사업체들의 2026년 분석에 따르면, 중국 내수 시장을 중심으로 자국산 폴더블폰의 판매량이 급증하면서 제조사 간의 하드웨어 스펙 경쟁이 최고조에 달했다. 최근에는 인공지능(AI) 기능이 스마트폰의 핵심 경쟁력으로 부상하면서, 대화면을 활용한 AI 사용성 극대화가 새로운 화두로 떠올랐다. 이러한 치열한 경쟁 환경에서 '주름 없는 완벽한 디스플레이' 기술은 프리미엄 스마트폰 시장에서 확실하고 압도적인 차별화 포인트가 될 수 있다. 중국 업체들이 주로 힌지 부품의 물리적 소형화와 외부 디자인 개선을 통해 두께를 줄이는 데 집중하고 있다면, 한국 기업들이 원천기술을 바탕으로 무결점 디스플레이 패널을 상용화할 경우 단숨에 기술 격차를 다시 벌릴 수 있다. 특히, 차세대 폼팩터로 활발히 연구되고 있는 롤러블(Rollable)이나 슬라이더블(Slidable) 기기 역시 디스플레이 패널의 극한의 유연성과 반복적인 복원력이 핵심 요구 사항이다. 따라서 이번 응력 제어 원천기술의 산업적 파급력은 단순히 폴더블폰에만 국한되지 않고 차세대 디스플레이 기기 전반으로 확장될 수 있다.

폴더블폰 힌지 관련주에서 신소재로 이동하는 투자 지형

KAIST의 원천기술 개발 소식은 주식 시장의 관련 IT 섹터에도 새로운 시각을 제공한다. 그동안 국내 증시에서는 폴더블폰 시장 확대의 최대 수혜주로 폴더블폰 힌지 업체들이 집중적으로 거론되어 왔다. 기기의 두께와 접히는 느낌, 내구성을 결정짓는 가장 핵심적인 부품이 힌지였기 때문이다. 이에 따라 폴더블폰 신제품 출시 사이클마다 힌지 관련주들의 주가가 민감하게 반응하는 패턴을 보였다. 그러나 디스플레이 패널 자체의 소재적 혁신으로 주름 문제가 근본적으로 해결될 수 있다는 가능성이 열리면서, 투자자들의 시선은 점차 힌지 부품주에서 디스플레이 층간 신소재, 특수 점착제(OCA), 유연 기판 코팅 관련 기업으로 분산될 가능성이 제기된다. 2026년 4월 20일 기준 실시간 금융 데이터를 살펴보면, 거시 경제 환경은 IT 및 기술주 투자에 우호적인 흐름을 보이고 있다. 코스피 지수는 6,219.09로 전 거래일 대비 0.4% 상승하며 견조한 흐름을 유지하고 있고, 코스닥 역시 1,174.85(+0.6%)를 기록 중이다. 미국 나스닥 지수는 24,468.48(+1.5%), S&P500 지수는 7,126.06(+1.2%)으로 기술주 중심의 랠리가 이어지고 있다. 특히 원/달러 환율이 1,470.7원으로 높은 수준을 유지하고 있어, 글로벌 시장에 제품을 공급하는 수출 비중이 높은 국내 IT 부품 및 디스플레이 소재 업체들의 실적에는 긍정적인 환차익 효과가 반영될 것으로 기대된다. 원자재 시장에서는 WTI유가 87.11달러(+5.5%)로 상승세를 보이고 있으며, 비트코인 가격은 75,055달러를 기록하며 위험 자산 전반에 대한 유동성 유입이 지속되고 있다. 이러한 거시적 환경 속에서 최신 언론 보도에 나타난 차세대 기술 혁신은 관련 기업들의 강력한 성장 모멘텀으로 작용할 수 있다. 금융감독원 전자공시시스템(DART)을 통해 주요 디스플레이 소재 및 장비 기업들의 연구개발(R&D) 투자 규모와 차세대 폼팩터 관련 특허 확보 현황을 분석하는 움직임이 기관 투자자들을 중심으로 활발해지고 있다. 힌지 업체들이 여전히 안정적인 실적을 내고 있지만, 미래 성장 가치를 선반영하는 주식 시장의 특성상 원천기술과 맞닿아 있는 신소재 밸류체인으로의 자금 이동은 자연스러운 수순으로 평가된다. 새로운 기술 패러다임이 제시된 만큼, 향후 시장의 관전 포인트는 명확하다. 디스플레이 패널 제조사들이 해당 원천기술을 보유한 연구진과 언제 본격적인 공동개발협약(JDA)을 체결하고 상용화 로드맵을 발표할 것인지가 첫 번째 검증 지표가 될 것이다. 한국은행 경제통계시스템 등에서 발표되는 정보통신기술(ICT) 부문 수출입 동향과 맞물려, 차세대 디스플레이 기술이 한국 IT 산업의 수출 경쟁력을 한 단계 끌어올리는 기폭제가 될 수 있을지 시장은 면밀히 주시하고 있다. 물리적 한계로 치부되던 문제를 혁신적인 응력 제어 기술로 풀어낸 이번 성과는, 장기적으로 폴더블 기기의 대중화를 앞당기고 글로벌 스마트폰 하드웨어 경쟁의 판도를 뒤흔들 강력한 촉매제로 작용할 가능성이 높다.