Transparent Touch Display Empower Smart Windows for Vehicles
CASE와 투명 터치 디스플레이의 기대
동영상  /  글 | 한상민 기자_han@autoelectronics.co.kr



LUMINEQ Oy Petri Schroderus  루미넥 패트리 슈로데로스 사장

투명 디스플레이, 투명 터치기술, 디밍 제어를 특징으로 하는 스마트 윈도가 기술의 성숙과 ‘CASE’ 트렌드의 가속으로 본격적으로 자동차 시장에 노크하고 있다. 핀란드 기업 베넥의 스마트 윈도 사업부 ‘루미넥’ 브랜드를 담당하는 페트리 슈로데로스(Petri Schroderus) 부사장(9월 현재)을 따라 그들의 ‘Transparent Touch Display Empower Smart Windows for Vehicles’ 웨비나에 참석해 자동차에서 투명 디스플레이의 가능성을 엿봤다. 

글 | 한상민 기자_han@autoelectronics.co.kr


루미넥 페트리 슈로데로스 사장
슈로데로스는 세계적인 기술기업 ABB서 20년여간 주파수 변환기 및 드라이브 관련 프로세스 및 기술 개발, 제품 혁신 엔지니어링에 종사했고 톱 레벨 매니지먼트를 두루 역임했다. 2016년부터 베넥에 합류해 스마트 윈도 사업부인 루미넥을 진두지휘하고 있다. 그는 그간의 제품 개발, 검증, 제조, 소싱, 판매, 마케팅 등 신비즈니스 창출을 위한 통합 역량을 인정받아 10월 1일부터 베넥 그룹의 새 자회사로 출발하는 루미넥(Lumineq Oy)의 첫 번째 사장으로 내정됐다. 








“일반적으로, 새로운 서플라이어가 자동차 시장에 진출하는 것은 매우 어려운 일입니다. 하지만 CASE 트렌드와 시장이 스마트 윈도에 기회를 열어주고 있습니다. 루미넥(Lumineq)은 이 기회의 창(window)을 활용해 CASE 영역에서 자동차 시장의 고유한 니즈를 충족시킬 새로운 기능들, ▶차간 통신의 시각화(Connected) ▶모든 도로 사용자에 대한 양방향 통신(Autonomous) ▶탑승을 위한 터치스크린 키패드 디스플레이(Shared) ▶충전상태 디스플레이(Electrification) 솔루션을 소개하고 있습니다. 솔루션의 가치가 비용을 정의하고 비즈니스 케이스가 이를 정당화할 것입니다.”

베넥(Beneq)의 스마트 윈도 사업부 ‘루미넥’ 브랜드를 총괄하는 페트리 슈로데로스(Petri Schroderus) 부사장(9월 현재)이 말했다.  

슈로데로스 부사장과 인연이 닿게 된 것은 얼마 전 7월 중국의 600 km/h짜리, 미래지향적 기술로 가득 찬 자기부상열차(maglev) 때문이었다. (매년 소식이 전해져) 왠지 식상하고, 심지어 노선도 아직 없는 이 시제품 마그레브에 주목한 것은, 객실의 윈도에 직접 도착지 등 여정 정보가 표시되고 터치로 햇빛의 투과 정도를 조절하는 미래의 선바이저가 적용됐기 때문이었다. 이런 스마트 윈도가 기술의 성숙에 따라 자동차에서도 기회를 찾아 왔고, 마그레브에서 선보인 기술의 근원을 찾다 보니 자연스럽게 슈로데로스 부사장과 연결됐다. 

그런데 타이밍이 기막혔는지, 이튿날인 9월 16일 루미넥의 ‘Transparent Touch Display Empower Smart Windows for Vehicles’ 웨비나에 전격 초대됐고, 슈로데로스 부사장은 루미넥이 10월 1일부터 베넥 그룹의 자회사(LUMINEQ Oy)로서 새롭게 출발한다고 귀띔해줬다. 그는 루미넥의 초대 사장으로 취임한다.




중국의 600 km/h짜리, 미래지향적 기술로 가득 찬 자기부상열차의 객실 윈도에는 직접 도착지 등 여행 정보가 표시되고 직접 터치로 햇빛의 투과 정도를 조절하는 미래의 선바이저가 적용됐다.    


CASE의 기회  
  
“스마트폰은 커넥티비티를 가능하게 하지만, 이런 유형의 HMI는 운전자가 도로에 집중하는 동안 운전에 중요한 정보를 표시하기에 좋은 곳이 아닙니다. 루미넥의 인-글래스(In-Glass) 디스플레이 기술은 대형 글래스 표면을 정보 창으로 바꾸고, 운전자, 승객, 기타 도로 사용자를 포함한 교통의 여러 당사자를 위한 양방향 정보 흐름을 가능하게 할 수 있습니다. 또한 인-글래스 터치기술은 윈도를 능동적인 HMI로 활용해 더 직관적이고 사용하기 쉬우며 물리적으로 이용할 수 있도록 만듭니다.” 슈로데로스 사장이 말했다.
 
오늘날 차량에는 30년 전과 비교해 2배나 많은 글래스 제품이 사용되고 있고 이는 계속 증가하고 있다. 차량 내부 외부의 각종 표면, 투명과 불투명, 플랫, 커브드, 플렉서블, 특히 스마트 글래스 애플리케이션이 우리가 알고 있는 자동차의 경계를 확장하려 하고 있다.  

승용차, 버스, 트럭, 기차, 비행기, 보트 등 운송수단에서 디스플레이는 안전한 승차와 제어, 엔터테인먼트, 원활한 여행을 지원하는 역할을 한다. 특히 운전석에서는 운전자에게 중요하고 편리한 정보를 표시하고 제어할 수 있도록 해준다. 하지만 예를 들어, 대시보드와 도로 사이에서 정보를 보기 위해 잠시 고개를 숙이거나 돌려 봐야 하는 것조차도 위험을 초래할 수 있는데, 윈드실드에 투명 디스플레이가 포함되게 된다면 우리가 익히 알고 있는 헤드업 디스플레이의 기능처럼 더 쉽고 안전하게 정보를 볼 수 있을 것이다. 또 이것이 사이드 윈도 등 다른 곳에 설치된다면 해당 사용자가 향하고 있는 방향, 그 관점을 유지하면서 필요 정보를 읽고 의사결정을 할 수 있기 때문에 과정이 더 효율화될 수 있다. 

스마트 윈도(윈드실드 또는 사이드 윈도)는 대화형 디스플레이로도 전환된다. 예를 들어, 자율 주행차의 주행 동안 전방의 보행자가 도로에 발을 들여놓을 순간, 차는 윈드실드나 사이드 윈도에 “건널 수 있음”과 같은 인식하기 쉬운 안전 메시지를 표시해 보행자의 안전한 통행을 이끌 수 있다. 뿐만 아니라, 카 셰어링에서는 예약자의 이름을 윈드실드에 표시해 수많은 주차 차량 중 고객이 쉽게 예약 차량을 찾을 수 있도록 해주고, 사이드 윈도의 투명 터치패널로 직관적으로 잠금을 해제하고 차량을 이용할 수 있도록 할 수도 있다. 

슈로데로스 사장은 “키리스 엔트리 시스템과 관련해 스마트폰을 분실하거나 배터리가 잠시 방전됐을 때, 순간적으로 폰이 프리즈됐을 때 어떻게 해야 합니까? 많은 경우 자동차에서는 여전히 물리적인 HMI가 더 안전하고 선호되고 있습니다. 게다가 인-글래스 터치 디스플레이는 자동차 제조업체들이 제품을 차별화할 수 있는 기회를 창출하고 고객을 감탄하게 만들 수 있습니다”라고 말했다. 




루미넥은 CASE 영역에서 자동차 시장의 고유한 니즈를 충족시킬 새로운 기능들, ▶차간 통신의 시각화(Connected) ▶모든 도로 사용자에 대한 양방향 통신(Autonomous) ▶탑승을 위한 터치스크린 키패드 디스플레이(Shared) ▶충전상태 디스플레이(Electrification) 솔루션을 소개하고 있다.



버스, 열차에서부터 자율주행 셔틀까지, 스마트 윈도는 이동 속도, 현재 정류장, 다음 정류장, 예상 도착시간, 최종 목적지와 같은 정보를 윈도에 표시하고 사용자가 터치로 액세스할 수 있도록 한다. 마그레브의 경우처럼 윈드실드, 사이드 윈도, 선루프의 디밍을 조정해 조정 가능한 선바이저를 창출할 수도 있다.  

“상업용 차량, 전기차에서도 유망합니다. 표시해야 하는 컨텐츠는 변화하고 진화하고 있습니다. 차량 내부 또는 외부에서 충전상태를 즉시 보여줄 수 있으며, 인-글래스 터치스크린으로 공유 차량의 이용을 쉽게 할 수도 있습니다.”


기술적 성숙  


ALD(Atomic Layer Deposition) 부문 글로벌 스페셜리스트인 베넥 그룹에 속한 루미넥 디스플레이는 30년 이상의 디스플레이 제조 경험을 갖고 있다. 특히, 디스플레이의 견고함으로 높은 안전성 표준을 지닌 철도 등 모빌리티 산업에서 신뢰할 수 있는 파트너로 받아들여지고 있다. 예를 들어, 이 분야에서는 투명도가 중요한데, 루미넥은 세계에서 가장 투명한 디스플레이를 제조한다. TOLED의 일반적인 투명도가 40%라면, 루미넥 디스플레이는 80% 이상의 투명도를 갖고, 글래스 내에 라미네이트될 경우에도 70% 이상을 유지한다.

“루미넥의 투명 디스플레이는 이미 수십 년 동안 알려진 ALD 기술로 가능해지는 TFEL(Thin Film ElectroLuminescent)를 기반으로 합니다(기술 비교). TFEL 디스플레이의 개발 및 제조는 1980년대 핀란드 에스푸(Espoo)의 기업 로야(Lohja)가 핀럭스(Finlux)란 브랜드로 시작했습니다. 이 사업이 1992년 플래너 시스템(Planar)에 매각됐다가 2012년에 베넥에 온 것입니다. 베넥은 루미넥 브랜드로 TFEL 기술을 계속 발전시켰으며 지금은 투명도를 조정하는 기술을 더했습니다.” 슈로데로스 사장이 설명했다.

마그레브에 적용된 루미넥 솔루션은 4중 접합유리다. 이 글래스는 터치, 디밍 기술을 추가하면서도 안전성 향상, 소음, 태양 에너지 감소와 같은 많은 이점을 제공한다.  
그러면 투명 루미넥 디스플레이는 어떻게 만들어질까. 루미넥 디스플레이는 팝업 헤드업 디스플레이처럼 완전히 실링된 독립 유닛이 될 수 있고, 마그레브의 윈도나 자동차의 선루프 등 대형 글래스 시트에 라미네이트된 인-글래스 라미네티드 디스플레이로도 사용될 수 있다. 

이 루미넥 디스플레이는 글래스 패널, 전자제어 회로, 전원공급 장치로 구성되는데, 글래스 패널은 투명 유전체(dielectric) 레이어와 행열 전극 매트릭스 사이의 무기발광인(inorganic luminescent phosphorous) 레이어로 구성된다. 디스플레이 위 픽셀은 행, 열 전극에 전압을 인가해 켜짐으로써 교차 영역에서 빛을 방출한다. 솔리드 스테이트 디자인의 결과, 밝고 안정적이면서 본질적으로 견고한 디스플레이가 된다. 루미넥 디스플레이는 노란색이나 녹색의 단색만 제공한다.

“차량 외부에 인-글래스 디스플레이를 사용하는 경우 밝기가 매우 중요합니다. 이 기술은 주간 사용에 충분한 밝기를 제공할 수 있습니다. 또 우리는 디스플레이에 단색 형광체를 사용해 가장 중요한 정보를 가시선에 제공합니다. 가장 중요한 정보를 효율적으로 보여주는 것이 목표이기 때문에 기술은 이 목적에 적합합니다.”




루미넥 투명 디스플레이의 구조



인-글래스 디스플레이는 일반적으로 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 또는 열가소성 폴리우레탄(TPU)으로 된 중간 레이어와 함께 고정된 두 개 이상의 어닐드(annealed) 글래스 피스로 만들어진다. 라미네이티드 글래스 제조를 위해 어닐드(annealed) 글래스를 플라스틱 중간 레이어와 함께 쌓은 다음 일련의 롤러나 진공 백을 통과하고 오토클레이브를 통해 가열돼 에어포켓을 배출해 최종 접합제품을 얻는다. 

이 라미네이트된 글래스의 장점은 깨지기 어려운 글래스 구조에서 비롯되는 강화된 안전성이다. 혹 깨지더라도 일반적으로 모든 곳에서 부서지지 않고 함께 유지된다. 또 중간 레이어는 소음과 태양 에너지를 줄이고 UV 복사를 제어한다. 내구성이 매우 높고 색상이 유지된다. 제상용 와이어, 안테나와 같은 기술도 추가할 수 있다. 약 0.7 mm의 루미넥 디스플레이의 두께는 0.76 mm PVB 레이어에 내장되기 적합하다. 디스플레이는 커버 유리 없이 노출된 박막 레이어와 함께 전달돼 라미네이션에 최적화돼 있다. 루미넥 디스플레이는 8~14바의 라미네이션 공정 압력과 약 140도의 온도에서 쉽게 처리된다. 디스플레이는 라이네이션 과정에서 복합곡선도 수용할 수 있다. 




인-글래스 디스플레이 구조 



인-글래스 HUD  

HUD를 통해 윈드실드, 운전자의 시야 내에 중요한 정보를 표시하는 것은 차량 운전자에게 있어 중요한 안전 개선사항이다. 

일반적인 HUD는 프로젝터 시스템을 사용해 운전자 앞 윈드실드에 정보를 투사한다. 여기에는 프로젝터, 컴바이너, 비디오 생성 컴퓨터 등 세 가지 기본 컴포넌트가 포함되는데, 그렇기 때문에 이들 컴포넌트가 차량의 귀중한 공간을 차지하고 투영 각도에 대한 엄격한 요구사항을 만든다. 반면, 루미넥은 글래스 자체에 박막 투명 디스플레이를 라미네이팅하기 때문에 추가 설정 없이 정보를 윈드실드에 직접 표시할 수 있다(기술 비교). 증강현실(AR)의 반영은 아쉽지만, 높은 시인성, 공간과 비용 절감효과로 매우 높은 안전성을 줄 수 있다. 투명도는 70% 이상이어서 자동차 산업의 요구사항을 충족한다. 

평면 방식 HOE(Holographic Optical Elemen)가 개발 중이긴 하지만, 윈드실드 각도가 거의 수직이여서 HUD를 적용하기 어려운 상용차의 윈드실드에서 인-글래스 HUD는 좋은 대안이 될 수 있다.  

슈로데로스 사장은 “우리의 디스플레이는 수직 설치가 가능하고 전자장치를 포함한 필요 공간이 프로젝터가 차지하는 7~10리터에 비해 훨씬 적습니다. 추가 코팅된 특수 윈드실드가 필요 없고, 진동으로 인한 선명도 손상도 없으며 UV를 포함한 태양 부하를 처리합니다. 시야각은 거의 360도입니다”라고 설명했다.  




윈드실드 각도가 거의 수직이여서 HUD를 적용하기 어려운 상용차의 윈드실드에서 인-글래스 HUD는 좋은 대안이 될 수 있다.



터치의 결합 

“투명 디스플레이와 터치를 결합하는 것은 간단합니다. 왜냐면 우리는 이 모두를 동일한 기판과 평면에서 구현하기 때문입니다. 우리의 ‘인-셀 터치(In-cell touch)’는 솔루션의 중요한 이점입니다. 터치 디스플레이, 디밍, 디형 글래스 영역을 통합하는 것은 글래스 라미네이터에 의해 수행됩니다. 루미넥의 경쟁 우위는 강력한 TFEL 터치 디스플레이 무기기술로, 이것은 높은 온도 공차, 고온 오토클레이브 공정, UV, 충격 및 진동 내구성과 같은 기능에서도 문제가 없습니다.”

루미넥 인셀 터치는 디스플레이와 동일한 투명전극(ITO, Indium tin oxide) 레이어를 사용해 만들어진다. 따라서 추가적인 터치 레이어가 필요하거나 다른 터치 제조업체와 협력할 필요가 없다. 
루미넥의 이 정전식 기능 터치는 디스플레이 기술만큼 강력하다. 루미넥은 세계적으로 알려진 브랜드와 함께 전 세계적으로 새로운 방수 터치기술을 테스트했다. 이 회사는 물방울이나 스프레이로 인한 잘못된 작동 없이 작동하고 장갑과 호환되면서 최대 4 mm의 라이네이트된 글래스를 통해 작동하도록 터치 디스플레이를 개발했다.
 
루미넥이 현재 진행 중인 프로젝트에는 열차, 버스 승객에 대한 도어 오픈, 빗물에 잠긴 컨테이너에 대한 키패드, 다양한 운송 애플리케이션을 위한 것들이 포함된다. 무기고체(inorganic solid-state) 설계에 따라 루미넥은 -100~+105℃까지의 전체 온도 범위에서 1밀리세컨드의 응답 속도를 보이며, 수명은 온도와 무관하게 85% 밝기에서 100,000시간이다. 습기, 자외선에 강하고 성능 저하가 없다. 이런 속성이 모든 외부 글래스 애플리케이션에 완벽한 이유다.

슈로데로스 사장은 “진행 중인 프로젝트가 여럿 있고 고객들은 이런 유형의 기술 도약을 원하고 있지만, 비즈니스 특성상 NDA 하에서 공개할 수 있는 사례는 극히 제한돼 있습니다. 예를 들자면, 애그코(Agco) 그룹의 발트라(Valtra) 트랙터의 HUD, 인-글래스 터치스크린과 디밍 조절의 청두 메트로 HUD, 마그레브 고속열차, NXP의 HUD 데모, F-150에 윈드실드 인-글래스 HUD를 적용한 HGP(Hyperformance Glass Products) 등이 공개할 수 있는 주요 레퍼런스입니다”라고 말했다. 




루미넥의 경쟁 우위는 강력한 TFEL 터치 디스플레이 무기기술로, 높은 온도 공차, 고온 오토클레이브 공정, UV, 충격 및 진동 내구성과 같은 기능에서 문제가 없다. 루미넥 인셀 터치는 디스플레이와 동일한 투명전극 레이어를 사용해 만들어진다. 따라서 추가적인 터치 레이어가 필요하거나 다른 터치 제조업체와 협력할 필요가 없다.  



선행과 양산의 사이 

마그레브에 대한 터치 데모 프로젝트는 2020년 3월에 시작됐다. 이 투명 터치 디스플레이는 그해 7월 성공적으로 설치됐고, 9월에는 중국 국가표준 GB/T 24338, GB/T 17626, 환경 테스트, 전자파 적합성을 포함한 모든 테스트를 단번에 통과했다. 같은 시기 루미넥은 레퍼런스 데모인 TOUCH DEMO 1-5 P FOX를 공개했다. 

데모는 루미넥 기술의 최신 발전을 보여준다. TOUCH DEMO 1-5 P FOX는 특히, 엄격한 자동차 규정을 충족한다. 예를 들어, 70% 이상 투명도를 유지하면서 빗물이나 스프레이로 인한 오작동이 없고 장갑 터치가 가능하며 파워 윈도 등 움직이는 윈도, 차량 외부에서 사용이 가능하다. 터치는 애플리케이션 요구사항에 따라 글래스의 양면 또는 단면으로 작동될 수 있다. 

“이 기술은 윈도를 보다 효율적으로 활용하는 것과 같이 이전에는 사용할 수 없었던 방식으로 디스플레이를 통합할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다. 디스플레이 가장자리의 가시성은 없앨 수 있을 뿐만 아니라, 표시된 컨텐츠에 대한 긍정적인 프레임과 창의적인 디자인의 일부로도 사용될 수 있습니다.” 

데모는 TASEL® 디스플레이 패널(Lumineq Touch TASEL 디스플레이), FPC(Flexible Printed Circuit) 케이블 및 구동 전자장치를 포함한다. 루미넥의 견고한 디스플레이는 1984년 이래로 초고신뢰성을 요구하는 군용 및 기타 시장에 공급되는 세계 최고 수준의 베넥 TFEL(Thin Film Electro luminescent)로 구현됐다. 



웨비나에서 엔지니어들이 투명 터치기술을 데모하고 있다.

터치 도어 오픈 컨셉과 F150 윈드실드에 라이네이트된 루미넥 투명 디스플레이(우측)

 

 
 

“자동차 시장에 대한 양산은 결국 솔루션의 가치가 비용을 정의하고 비즈니스 케이스가 이를 정당화할 것입니다. 이 기술은 가장 저렴한 범주에 속하지는 않겠지만, 최적화된 솔루션을 사용하면, 특히 고유한 애플리케이션과 총비용을 고려할 때 경쟁력이 있습니다. 루미넥 디스플레이는 넓은 작동 온도 범위, 진동 및 충격 저항성, 긴수명, 방습 방수, 높은 투명도, 탁월한 라미네이션 처리 구조(lamination proof structure)와 같은 비교할 수 없는 기능성을 제공합니다.” 슈로데로스 사장이 말했다.

루미넥은 현재 한국에서도 고객과 디스트리뷰터를 두고 활발하게 활동하고 있다. 슈로데로스 사장도 코로나19 대유행으로 여행이 중단되기 전까지 루미넥 고객들을 만나기 위해 여러 번 방한했었다.

“다음 한국 여행을 기대하고 있습니다. 우리는 우리의 기술을 더욱 발전시키기 위해 노력하고 있으며, 새로운 애플리케이션에 대해 고객과 논의하고 있습니다.”   [AEM]  
 


[AEM] Automotive Electronics Magazine



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