연탄부터 시작해 테니스 라켓, 심지어 인공 다이아몬드를 만드는 데도 쓰이는 탄소가 몇 년 뒤면 최첨단 TV 브라운관 제작에 사용될 것으로 보인다. 현재 여러 회사들이 다이아몬드나 탄소 나노튜브를 이용한 새로운 형태의 평면 디스플레이 기술을 개발 중이다.

이른바 ‘전계 효과 디스플레이(FED)’라고 불리는 이 신기술은 이론적으로 PDP나 LCD 패널보다 전력 소비가 적고 화질도 좋으며 생산 비용 또한 저렴한 수준이다. FED가 본격적으로 개발, 상용화되면 비교적 큰 변화가 없었던 TV 시장에 큰 파급효과를 유발시킬 것으로 기대되고 있다.

한 때 몇몇 일본 업체들이 시장을 독식해왔으나 현재 TV 시장은 델, HP, 웨스팅하우스 등 다양한 분야의 여러 회사들도 진출해 있다. 만약 개발이 성공적으로 진행됐다면 FED는 지난 주 개최된 CES에서 신제품 TV들을 빛내주는 기술이 될 수도 있었을 것이다.

카본 나노테크놀로지(CNI)의 부사장 톰 피츠틱은 “나노튜브 TV의 개념을 통해 CRT(음극선관)와 유사한 화질을 만들어 내게 될 것이다. 물론 여전히 최고 화질의 왕좌는 CRT TV가 차지하고 있지만 주요 디스플레이 생산업체들 모두가 나노튜브 TV를 주시하고 있다”라고 밝혔다.

삼성전자는 이미 CNI의 나노튜브를 이용해 TV로 사용할 수 있는 디스플레이 시제품을 생산한 바 있으며 2006년 하반기 경 FED 방식 TV를 상용화할 계획이다.

브리스톨 대학과 산학 협력 관계를 맺고 있는 어드밴스 나노테크는 다이아몬드 분말을 바르는 방법을 사용해 이와 유사한 패널을 개발하고 있다. 이 업체는 18개월에서 2년 내에 시제품을 내놓는 것을 목표로 하고 있다.

그러나 지금까지 이 분야에 가장 심혈을 기울이고 있는 기업들은 바로 캐논과 도시바다. 이미 양사는 표면 전도 전자 전극(SED) 패널을 만들기 위해 조인트 벤처를 만들었으며 도시바는 오는 2006년 SED 패널을 사용한 대형 TV를 생산한다는 계획이다. 업계 애널리스트들은 캐논과 도시바의 SED가 FED와 매우 유사하지만 양사는 탄소가 아닌 다른 입자를 사용하고 있다고 설명했다.

아직도 기술적인 어려움은 계속 남아있는 상태이며 이로 인해 개발 상황이 늦어지는 것도 피할 수는 없다. 애초 지난해 업계 일각에서는 나노튜브 기반 TV가 올해에 가능할 것이라고 전망했다.

그러나 대다수 업체에 있어 이 목표는 아직도 꿈일 뿐이다. 디스플레이 산업에 미국이 재진입하도록 했다는 평을 받은 바 있는 캔데슨트는 6억달러를 쏟아 부었지만 결국 2001년 탄소 이외의 다른 물질로 FED 디스플레이를 만든다는 계획을 포기했다. 이 업체는 뒤이어 지난해 8월 미 연방 파산법 11조에 따라 화의를 신청한 이후 두 달 만에 캐논에 FED 관련 부문 자산을 매각했다.

LCD 제조 공장, 일정량 못 파면 쪽박 찬다.

게다가 기투자된 자산이 많다는 것도 문제다. 아이서플라이의 디스플레이 연구 담당 부사장 폴 세멘자는 “LCD 부문에 투자가 끊임없이 이뤄지고 있는 산업계를 재편한다는 것은 쉬이 상상이 가지 않는다. 게다가 낙관적이지도 않다”라고 견해를 밝혔다.

럭스 리서치의 매튜 노던도 디스플레이 업체들이 2008년이나 2009년에 양산에 들어갈 나노튜브 기반 TV 공장을 2006년경에나 건축할지 모른다고 예측하고 있다.

FED는 어떤 점에서는 CRT와 LCD TV의 중간형으로 볼 수 있다. CRT에서는 커다란 진공관 뒤에서 전자총이 점으로 나눠진 형광 코팅 유리에 전자를 쏜다. 인광 물질은 전자의 에너지로 빛을 만들어 내며 유리의 반대쪽에서 나오는 빛이 화상을 만들게 된다.

그러나 LCD 패널은 트랜지스터, 크리스탈 실리콘과 여러 필터들로 구성된 부품들이 두 유리면을 사이에 두고 샌드위치 형태로 층을 이루고 있다. 전하가 패널 사이로 보내지면 크리스탈의 위치가 이동되면서 이미지가 표시된다. 패널 뒤편의 광원 위치에 따라 이미지와 픽셀의 밝기 조정이 이뤄지며 빛을 통과시키거나 차단해 이미지가 만들어지게 된다.

CRT로 만들어지는 이미지는 계속 보전되며 LCD처럼 잔상이 보이는 경우가 없다. 그러나 CRT의 전자총은 상당히 큰 부피의 진공 공간을 요구한다. 올해 40㎝ 두께의 진공관을 장착한 슬림 CRT가 등장하겠지만 아직까지 30인치 TV에 쓰이는 진공관의 두께는 약 58㎝에 이른다.

LCD와 유사하게 FED도 계층 구조로 만들어진다. 유리 층은 음극으로 코팅돼 있고 다이아몬드 분말 층은 리튬이나 탄소 나노튜브로 코팅돼 있다. 격자 형태로 음전하가 분포된 음극층은 다이아몬드나 나노튜브를 통해 자그마한 피뢰침 모양의 돌출 구에 에너지를 모은다. 여기서 CRT와 유사하게 인광성 유리 층에서 픽셀 단위로 진공층을 통해 전자가 발산된다.

CRT와 FED의 가장 큰 차이점은 CRT의 경우 전자총이 브라운관으로부터 거의 60㎝ 가까이 떨어져 있는 반면 FED에서 사용되는 탄소층은 브라운관에서 단지 1~2㎜ 정도 떨어져 있으며 전자총 한개만 사용하지 않고 수천개가 사용된다는 점이다. 이 층은 양으로 대전된 양극관을 담고 있어 전자는 픽셀로 구성된 유리로 끌어당겨진다.

핏츠틱은 “이와 같은 방법으로 CRT 튜브와 동일하게 빛을 만들어 낸다. 이게 바로 FED가 CRT와 유사한 화질을 얻는 비결”이라고 전했다. 게다가 FED의 두께는 LCD 패널보다 약간 두꺼운 수준이다.

어드밴스 나노테크의 대변인인 리자 멀린스는 더 쉽게 설명해줬다. 그녀는 이메일을 통해 “두 층으로 된 유리가 있고 각 안쪽면에 얇은 물질이 도포된 층이 있으며 진공 상태의 공간이 있다. 즉 샌드위치의 빵에 양쪽에 버터가 발라진 형태라고 보면 된다”라고 비유를 들었다.


CRT와 LCD의 장점만 섭취

핏츠틱은 FED가 전자 부품이 적기 때문에 PDP나 LCD보다도 전력 소비가 적다고 전했다. 그는 또한 생산 과정도 단순하고 포함된 칩도 적기 때문에 비용 역시 시간이 지나면서 적게 들 것이라고 덧붙였다.

대형화 또한 큰 문제는 아닐 것으로 보인다. 작년 공개된 나노튜브 FED 시제품의 크기는 LCD보다 훨씬 큰 38인치 가량이었다.

핏츠틱은 사실 FED가 대다수 TV, 컴퓨터 모니터 분야에 편입될 것이라고 지적했다. 도시바의 SED TV는 50인치부터 시작할 것이지만 어드밴스 측은 자사 기술로 직경 2인치에서 100인치 크기의 디스플레이를 만들 수 있다고 밝혔다.

다이아몬드와 나노튜브도 정확한 자리에 부착될 필요는 없다. 대신 둘 다 커피용 설탕 입자처럼 곱게 갈아져 코팅 과정에서 무작위로 흩뿌려진다. 주의할 사항은 충분히 혼합해 전자를 올바른 방향으로 통과시킬 수 있도록 각 점을 위치시키는 것 뿐이다.

다이아몬드는 하위 층에 가능한 평평하게 발라진다. 멀린스는 “사실 이들 뒤에 자리잡은 전극을 띤 입자들만이 화면을 만드는데 쓰인다”라고 설명했다.

그러나 모든 부분이 오차 없이 제대로 동작하도록 하는 것은 상당히 어려운 과정을 거쳐야 할 수도 있다. 제조사들은 탄소를 유리에 접착시키는 코팅 방법을 고안해 내야 한다. 게다가 전극 분야에서도 아직 해야 할 것들이 많다.

아이서플라이의 세맨자는 “이 기술의 관건은 큰 면적에 걸쳐 진공판의 두께를 얇으면서도 일정하게 제어해야 한다는 것”이라고 지적했다. “대형 제조업체들은 이 분야에 인력을 배분하는 데 있어 신중을