국내 연구진이 스마트폰 화면에 지문 인식 기능을 구현할 수 있는 투명 디스플레이 지문 센서가 개발됐다. 지문 인증 편의성 확대는 물론 지문과 온도, 압력을 동시에 측정할 수 있어 보안성 강화에도 기여할 것으로 기대된다.
UNIST(총장 정무영)는 박장웅 신소재공학부 교수팀과 변영재 전기전자컴퓨터공학부 교수팀(이하 박 교수팀) 공동으로 지문 인식과 손가락 온도, 누르는 힘(지압)을 동시에 측정할 수 있는 '디스플레이용 투명 센서'를 개발했다고 3일 밝혔다.
지문 인식은 스마트폰 잠금 해제나 결제, 보안 등에서 사용되는 핵심 기술이다. 기존에는 주로 스마트폰 뒤쪽 홈버튼에 탑재했지만 최근에는 '디스플레이 접촉식'이 주목받고 있다.
디스플레이 접촉식은 화면에 손가락을 접촉해서 지문을 인식하는 기술이다. 인식 방식에 따라 광학식, 초음파식, 정전식으로 나눈다.
광학식은 지문 굴곡에 따른 빛의 반사 정도를 측정하는 방식으로, 센서 내구성이 좋지만 인식률은 낮다. 초음파식은 초음파를 투사해 지문 굴곡을 수집하는 방식으로, 정확성과 내구성은 좋지만 제작이 까다롭고 비용이 많이 든다.
정전식은 지문 굴곡에 따라 달라지는 전하량 차이를 측정하는 방식이다. 정확도가 높고, 화면 전체에 기능을 구현할 수 있다. 센서도 광학식에 비해 얇고, 초음파식보다 간단한 구조로 저렴하게 만들 수 있다.
기존 정전식 센서는 수백㎑ 이하 낮은 주파수 대역과 수V 이상 높은 전압에서만 구동이 가능, 화면 전체에 적용하기 어려웠다. 디스플레이용 '투명 전극' 전도도가 낮았기 때문이다. 200㎑ 이하 낮은 주파수 대역에서는 디스플레이에서 나오는 노이즈로 인해 인식 정확도가 낮았다.
박 교수팀은 은 나노섬유와 은 나노와이어 장점을 결합, 전도도가 높은 '은 나노섬유-은 나노와이어 하이브리드 투명 전극'을 만들었다. 이 전극은 기존 인듐주석산화물(ITO) 전극보다 전도도가 약 10배 높고 50마이크로미터(㎛) 수준 패턴에서도 끊어지지 않았다.
이 전극으로 만든 지문 센서는 1㎒ 고주파수 대역과 1V 낮은 전압에서도 구동, 기존 센서 대비 약 17배 높은 민감도를 나타냈다.
박 교수팀은 지문 센서에 온도와 압력 측정 센서를 결합했고, 세 가지 값을 동시에 측정·분석하는 시스템도 개발했다.
박 교수는 “화면에 접촉할 때 지문과 함께 압력과 체온까지 따져 위조 지문과 실제 사람 지문을 구별해 낼 수 있다”면서 “상용 디스플레이뿐만 아니라 플렉시블 차세대 디스플레이를 적용한 스마트 기기 보안성을 크게 강화할 것”이라고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
