힌지 이물질 유입 우려에 들어갈 틈 줄이고 '초소형 빗자루' 삽입

삼성전자가 1일 삼성 갤럭시Z폴드2 언팩 파트2 온라인 행사를 열고 갤럭시Z폴드2와 함께 갤럭시Z플립 5G를 공개하며 폴더블폰 라인업을 확대했다. (삼성전자 제공) 2020.9.1/뉴스1

"뭔가 접고 싶다면 핫도그나 종이, 스카프, 의자를 접는 게 낫다."

지난해 4월, 사실상 세계 최초의 접는 폰(폴더블폰)인 '갤럭시폴드'로 최대 시장 미국에서 '화려한 데뷔'를 앞둔 삼성전자는 미국 주류 언론 월스트리트저널(WSJ)로부터 이같은 조롱을 당해야했다.

'스마트폰의 창조자' 애플도 하지 못한 접는 방식의 '폼팩터'(Form-factor·제품형태) 혁신을 주도한 삼성전자가 갤폴드 공식 출시도 전에 디스플레이 및 힌지(경첩) 등 제품결함 논란에 휘말리면서다.

불과 1년 전의 일이다. 그랬던 삼성전자가 이제 갤폴드 후속작을 내놓았다. 올초 선보인, 조개처럼 위·아래로 접는 '갤럭시Z플립'까지 포함하면 세번째 폴더블폰이다.

'부드럽게 휘면서 강해야하는' 기술적 모순을 해결해야하는 숙명을 삼성전자는 어떻게 해결했을까.

폴더블폰은 유연한 디스플레이 및 전자 소자 기술의 발전으로 현실화됐다. 접는 스마트폰 기술의 핵심은 유연함과 단단한 내구성 사이에서 균형을 잡는 '디스플레이'와 연결부의 '힌지' 구성이다. 디스플레이가 소재의 한계를 뛰어넘는 문제에 상대적으로 가깝다면, 힌지는 구조적 설계의 문제에 가깝다. 다양한 분야의 공학자들이 다양한 시행착오를 겪으며 최적의 답을 찾아냈다.

© News1 최수아 디자이너

◇'폴드' 기대감 속 화려한 데뷔, 힌지·디스플레이 논란에 연기

지난해 첫 갤폴드는 디스플레이를 연결하는 힌지 부위로 이물질이 들어가 고장이 발생할 수 있다는 지적에 직면했다. 이물질이 들어가면 반복적으로 열리고 닫히면서 이물질이 힌지 부품을 마모시키고, 이러한 손상이 누적되면 회로에도 영향을 끼칠 수 있기 때문이다.

삼성전자는 출시 일정을 미루고 제기된 문제점을 해결했다. 힌지 내구성은 힌지 부위에 보호장치를 씌었고, 힌지 전·후면과 본체 사이 틈을 줄여 이물질이 덜 들어가도록 만들었다. 그와 동시에 디스플레이 뒷면에 금속층을 추가해 이물질로 인한 부품 손상을 방지하는 설계 변경을 했다. 문제는 이러한 금속층이 해결책은 될 수 있어도 소재 자체의 중량이 경량화를 어렵게 만들 우려가 있다. 화면 내구성도 문제는 화면보호막을 테두리(베젤) 아래까지 덮게 만들어 소비자가 실수로 떼어내는 것을 막아 해결했다.

힌지내 스위퍼의 작동원리 (삼성전자 뉴스룸 갈무리) 2020.09.02 /뉴스1

힌지 구조 변화로 이물질 우려 개선

삼성전자는 올 초 플립을 발표하며 새로 도입한 '하이드어웨이 힌지' 기술을 내세웠다. 움직이지 않는 것을 기존 기능을 유지하면서 움직이게 만들기 위해서는 다양한 요소를 고려해야한다. 접합부의 강도부터 연결되는 전자회로 보호, 폴드 때 있었던 틈새로 돌아오는 이물질 문제 등이다.

폴드 당시의 이물질 유입 문제는 접으면서 발생하는 '틈'을 줄이는 동시에 힌지의 스위퍼(Sweeper) 기술로 해결했다. 영단어 'Sweep'의 쓸기라는 뜻대로 힌지에 미세한 빗자루를 넣은 것이다. 접었다 펴는 과정에서 자연스럽게 이물질을 쓸어내는 것이다. 당시 삼성전자는 "진공 청소기의 섬유에서 힌트를 발견했다"며 "정밀 섬유 커팅 기술로 나일론 섬유가 (힌지와 본체사이 틈에) 들어가도록 가공했다"고 설명했다.

디스플레이면에서는 소재가 바뀌었고 힌지에는 새로운 구조가 도입됐다. 갤럭시 폴드는 플라스틱 계열의 신소재 폴리이미드(PI) 재질의 화면이 쓰였지만, 플립에서는 강화유리를 바탕으로한 초막박 유리(UTG)가 쓰였다. 다만 폴더블 업계에서 플라스틱 재질을 포기한 것은 아니다. UTG를 기반으로하면 소비자가 볼 때 화질과 외형이 상대적으로 좋고, 표면 강도 확보에 유리하다. PI는 UTG에 비해 접힐 때의 내구성과, 유연함이 장점이다.

하이드어웨이 힌지 구조, 초록색의 두 부품이 서로 맞물려 움직이면서 마찰력이 달라져 기기의 각도조절을 가능하게 만든다. (Galaxy Unpacked August 2020 행사 화면 갈무리) 2020.09.02 /뉴스1

갤럭시Z폴드2, 모양은 폴더·기술은 플립에서

신제품 갤Z폴드는 모양은 전작인 폴드와 가깝지만, 쓰인 기술은 플립에 가깝다. 디스플레이는 유리의 특성을 가진 UTG가 쓰였고 힌지는 플립의 힌지 구조를 계승하는 동시에 스위퍼의 소재를 더 작게 가공한 광섬유로 바꿔내 소형화를 이뤘다.

지난 8월5일 열린 갤럭시 언팩행사에서 삼성전자는 '하이드어웨이 힌지'를 설명하며 "플립에 비해 폴드2의 디스플레이는 넓고 커, (힌지 부위에 들어가는) 캠(CAM)과 스프링 부품을 두배로 늘렸다"고 설명했다.

캠은 힌지 양 끝에 위치하는데 사다리꼴과 비슷한 두 개의 핵심 부품이 위아래로 있다. 힌지가 움직이면서 두 개의 부품 사이의 마찰력이 달라지며 화면의 각도를 조정하는 데 영향을 끼친다. 폴드2와 플립이 폴드와 달리 중간 각도로 화면을 세울 수 있는 것은 캠의 마찰력과 스프링의 장력이 작용하기 때문이다.

삼성전자가 1일 '삼성 갤럭시 Z 폴드2 언팩 파트 2'를 온라인을 통해 개최하고 제품을 공개했다. 사진은 삼성 갤럭시Z폴드2 미스틱 브론즈 (삼성전자 제공) 2020.9.1/뉴스1

​(서울=뉴스1) 김승준 기자 = ​seungjun241@news1.kr