이 연재 기사에서는 인쇄 전자, 기능성 인쇄, 산업용 인쇄를 정의하고 기존 시장과 겹치는 부분과 새로운 기회가 어디에 있는지 알아보고자 합니다.

‘인쇄 전자’라고 하면 대개 고개를 끄덕이며 이해한다는 반응을 보이지만, 그 범위와 응용 분야에 대해서는 여전히 혼란이 있습니다.

위키백과에서는 인쇄 전자 장치를 ‘다양한 기판에 전기 장치를 만드는 데 사용되는 일련의 인쇄 방법’으로 정의하고 있습니다. 전기적 기능을 하는 전자 또는 광학 잉크가 기판에 증착되어 박막 트랜지스터나 저항과 같은 능동 또는 수동 소자를 생성합니다. 인쇄 전자는 플렉서블 디스플레이, 스마트 라벨, 장식용 및 애니메이션 포스터, 고성능이 필요하지 않은 활동적인 의류와 같은 애플리케이션에 매우 저렴한 저비용의 저성능 전자기기를 널리 보급할 수 있을 것으로 기대됩니다.”

인쇄 전자 제품을 어떻게 정의하든 한 가지 확실한 것은 빠르게 성장하는 산업이라는 점입니다.

영국에 본사를 둔 시장 조사, 컨설팅 및 이벤트 그룹인 IDTechEx는 인쇄, 유연 및 유기 전자제품의 전체 비즈니스가 2013년 160억 4천만 달러에서 2023년까지 767억 9천만 달러로 성장할 것으로 예측합니다.

이 사업의 대부분은 주로 스마트폰용 조명 디스플레이의 형태로 사용되는 OLED 디스플레이와 PV “버스 바”, 터치스크린 베젤 및 안테나와 같은 다양한 애플리케이션에 사용되는 전도성 잉크 분야입니다. 스포츠 의류에 사용되는 것과 같은 신축성 전자 제품, 메모리 및 박막 트랜지스터, 생명 공학에 사용되는 것과 같은 인쇄 및 유연 센서 등 더 많은 새로운 기술과 부품이 있습니다.

IDTechEx의 CEO인 라구 다스는 인쇄 전자공학이 다양한 성숙 단계에 있는 여러 기술을 포함하는 광범위한 용어라고 설명합니다: “이 주제는 기존의 전자 부품과 함께 사용될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는 인쇄, 유연 및 유기 전자 장치를 다룹니다. 일부 장치는 20년 이상 개발되어 왔고 다른 장치는 이제 막 등장하고 있습니다. 지금까지 인쇄, 유기 및 플렉시블 전자장치는 OLED 디스플레이, 포도당 센서, e-리더기, 태양광용 전도성 잉크 등 40억 달러 규모의 시장 부문을 가능하게 했습니다.”

디스플레이 외에도 인쇄전자로 만들 수 있는 실제 애플리케이션에 대해 자세히 설명하면서, 다스는 가장 인기 있고 성공적인 애플리케이션으로 포도당 테스트 스트립과 태양열 패널을 꼽았습니다. 대체로 소비재, 의료, 모빌리티, 전자, 미디어 및 광고는 인쇄 전자로 혜택을 받을 수 있는 분야로, 인쇄 전자 생산에 필요한 기술을 이미 보유하고 있는 기업에게 기회가 될 수 있습니다. “상품 분야에서 활동하는 기업들은 인터랙티브 장난감이나 애니메이션 포장과 같은 고부가가치 제품을 제공하는 데 인쇄 전자 기술을 활용할 수 있습니다. 인쇄 전자 제품의 장점은 비용 절감, 성능 향상, 유연성, 투명성, 신축성, 신뢰성 및 환경 친화성 향상에 이르기까지 다양합니다.”

인쇄 전자 기술을 브랜딩에 적용한 뛰어난 사례는 바카디의 최고급 봄베이 사파이어 진을 위해 제작된 특별한 패키징에서 찾아볼 수 있습니다. 혁신적인 패키징 개발을 전문으로 하는 독일 기업 칼 크나우어(Karl Knauer KG)는 자사의 독점 기술인 ‘HiLight – 인쇄 전자’를 사용하여 봄베이 사파이어를 위해 능동적으로 발광하는 인쇄 표면을 갖춘 접이식 상자를 제작했습니다. 패키지를 집어 들자마자 메커니즘이 패키지의 앞면에 빛 애니메이션을 작동시켜 잠재 구매자에게 5단계의 조명 시퀀스를 보여줍니다. 먼저 병 이미지가 표시된 다음 미세한 발광 디자인 요소가 표시됩니다. 이 사이클은 총 18초 동안 지속됩니다. 그런 다음 멈추고 패키지가 이동하면 다시 시작됩니다.

이 사례는 인쇄 전자 제품이 어떻게 포장과 판매 시점의 브랜드 홍보에 대한 새로운 기준을 설정하여 마케팅 및 판매 기회에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는지 보여줍니다. 최종 사용자는 진열대에 놓인 기존 박스보다 발광 박스에 더 관심을 가질 가능성이 높으며, 인터랙티브하고 기억에 남는 경험을 통해 브랜드 인지도를 높일 수 있습니다.

인쇄 전자 장치의 또 다른 흥미로운 응용 분야는 정보를 저장하고 전자기장을 통해 무선으로 전송하는 데 사용되는 무선 주파수 식별(RFID) 태그입니다. 이러한 ‘스마트 태그’는 위조품으로부터 제품의 진위 여부를 확인하거나 배에서 생선가게까지 해산물이 이동하는 동안 음식이 차갑게 유지되는지 감지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 심지어 잠재 구매자를 제품의 뒷이야기와 연결할 수도 있습니다. 예를 들어 와인 한 병은 라벨에 저장된 데이터를 구매자의 모바일 디바이스에 연결하여 애호가들에게 지역, 포도밭, 심지어 와인을 만든 재배자까지 가상으로 소개할 수 있습니다. 또한 일부 전기 전도성 잉크를 옷에 인쇄하여 러너의 심박수를 추적하는 운동복과 같은 ‘스마트 패브릭’을 만들 수도 있습니다.

“인쇄 전자가 열어준 비즈니스 기회는 엄청납니다.”라고 Das는 요약합니다. “하지만 보다 시스템 통합적인 접근 방식을 장려하고 추구해야 합니다. 디스플레이, 배터리, 트랜지스터를 인쇄할 수 있는 기업은 많지만 이러한 품목을 활용하여 새로운 제품을 만들고 상용화하여 새로운 수익원을 창출하기 위한 완전한 솔루션에 통합할 수 있는 기업은 거의 없습니다.”라고 그는 결론을 내립니다.

이 시리즈의 마지막 기사에서는 기능성 인쇄 및 인쇄 전자 장치에 사용되는 기술에 대해 자세히 살펴보고 앞으로 주목할 만한 기술 발전에 대해 알아볼 것입니다.