아이폰 12가 OLED라던데 UHD, OLED, QLED를 구별 못하겠다면!?

최근 애플의 아이폰 12 시리즈 출시로 스마트폰 시장이 들썩이고 있습니다. 슈퍼 레티나 XDR 디스플레이를 장착하고 나온 아이폰 12 Pro 모델은 엄청난 카메라 성능으로 주목을 받고 있기도 하죠. 해당 모델의 제품 사양을 살펴보면, 전면 화면 ‘OLED’ 디스플레이라는 설명을 볼 수 있습니다. 아이폰 11이 LCD 디스플레이를 탑재했던 것과 비교하면 화질 측면에서 훨씬 업그레이드된 것입니다.

OLED 디스플레이는 아이폰11Pro 부터 새로 적용되어 현재 아이폰12에도 적용되고 있다.

그런데 LED는 익숙하지만 OLED는 무엇일까요. 또 방송 프로그램에서 HD 표시는 많이 봤는데 광고에 등장하는 UHD TV와 QLED TV는 대체 무엇인지 궁금하셨던 분들 있으셨을 겁니다. 이번 기회를 통해 디스플레이 용어인 UHD, OLED, QLED에 대해 알아보고자 합니다.

HD 개념은 이들 중에서 가장 익숙하실 것 같습니다. 고화질(High Definition)을 의미하는 영어 단어에서 앞 글자를 따와 만든 단어로, 흔히 우리가 유튜브에서 영상을 감상할 때 화질 설정에서 1080p(1920x1080p)를 선택하면 HD 영상을 볼 수 있습니다. 그리고 이 해상도 즉, 1080p를 우리는 Full HD로 부르기도 합니다. 과거에는 720p(1280x720p)가 HD로 분류되기도 했지만, 스마트폰에서도 4K 해상도(3840x2160p) 촬영이 가능해진 요즘 기준에 맞춰 ‘고화질’의 정의가 변화한 것이라 볼 수 있습니다. 실제로 큰 모니터나 태블릿 PC로 720p 영상을 보면 답답한 느낌을 받기도 하니까요. 그리고 이후 Full HD(FHD)에서 진화한 1440p의 QHD(Quad High Definition)와 2160p의 UHD(Ultra High Definition)까지 진화하였습니다.

HD / FHD / QHD / UHD 까지 해상도 정의

그런데 이런 해상도를 나타내는 픽셀 뒤쪽에 1080p 30fps, 1080i 60fps라는 표기도 종종 보이는데요, 쉽게 이야기하면 앞쪽에 적힌 숫자는 해상도, 뒤쪽의 숫자는 프레임수입니다. 디스플레이는 눈에 보이지 않을 정도로 작은 점을 모아 영상을 송출하는데, 화면의 세로줄 수가 1080개라면 1080으로 표기합니다. "p"와 "I"는 각각 순차 주사(progressive)와 비월 주사(interlaced)로, 순차 주사는 왼쪽 상단부터 오른쪽 하단으로 화면상에 데이터가 순차적으로 나타나는 방식, 비월 주사는 화면의 홀수 줄과 짝수 줄이 번갈아 나타나는 방식입니다. 순차 주사 방식은 모든 프레임을 그려야 하는 반면, 비월 주사 방식은 홀수 줄과 짝수 줄이 격자 형태로 띄엄띄엄 표시돼 데이터 전송이 덜 필요한 경제적 방식입니다. 예전 브라운관 방식의 모니터와 TV에서는 출력의 한계로 인해 이러한 비월 주사 방식이 이용되어 카메라로 모니터를 찍으면 줄무늬가 발생하곤 했죠.

비월주사와 순차주사 방식의 차이점으로 인해 같은 해상도라해도 다른 화질의 느낌이 생긴다.

화면의 프레임이란 기본적으로 정지된 한 컷을 의미합니다, 노트 귀퉁이에 그려서 주르륵 넘기는 만화를 생각해보시면 이해가 쉬우실 것입니다. 이러한 프레임을 이어 붙이면 움직이는 영상이 되며, 애니메이션 영화가 이런 방식으로 제작됩니다. 프레임 수가 많을수록 뚝뚝 끊어지는 느낌은 사라지고, 부드럽게 장면이 연결되어 보입니다. 60fps는 60 frame per second, 그러니까 초당 60개 프레임이 노출되는 방식입니다. 종종 블록버스터 영화를 초당 40프레임의 HFR(High Frame Rate)로 상영하는 경우가 있는데, 초당 보이는 프레임수가 많을수록 현실감 넘치고 부드러운 움직임과 색감으로 영상을 감상할 수 있어 점점 더 많은 영화가 이 방식으로 촬영 및 상영되는 추세랍니다. 참고로 보통 영화는 24fps로 제작됩니다.

대표적으로 영화 "호빗"이 48fps 방식을 사용해 HFR 기술을 제대로 적용시켰다. TV전시장에서 영화 "호빗"을 자주 트는 이유가 있다.

이제 UHD에 대해 이해하기 수월해졌으리라 생각합니다. UHD는 HD에 ‘Ultra’라는 단어가 붙어 생겨난 용어입니다. 앞서 이야기한 4K 해상도가 바로 UHD이며, 우리말로 풀어쓰면 초고선명도, 초고해상도, 초고화질이 됩니다. 화면의 가로 크기가 8,000 픽셀에 가까운 8K UHD(7680x4320p)를 지원하는 제품도 속속 등장하고 있습니다. 요즘에는 여러 전자기기 제조업체들이 UHD 구현이 가능한 디스플레이를 내놓고 있는데요, ‘모공까지 보인다’는 말을 실감할 수 있을 정도의 초고화질 영상을 감상할 수 있습니다. 한국에서는 2012년 10월부터 12월 사이 4K UHD TV 시험 방송을 시작했고, 지금은 월드컵과 같은 메이저 스포츠 대회를 UHD로 생생하게 감상할 수 있게 되었습니다. 그런데 사실상 눈으로 HD/FHD/UHD의 차이를 구분하기란 쉬운 것은 아닙니다.

FHD까지만 와도 일반적인 사람이라면 쉽게 UHD와 구별하기가 힘들어진다.

HD가 화질에 대한 개념이라면, OLED와 QLED는 빛을 내는 소자를 의미하는 단어들입니다. 디스플레이에 화상을 표현하기 위해서는 빛을 내는 입자들이 있어야겠죠. 먼저 두 단어가 공통적으로 품고 있는 LED를 살펴보겠습니다. LED는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)의 줄임말입니다. 특정 조건에서만 전류가 흐르는 반도체이기 때문에, 첨가되는 원소에 따라 전류가 흐르는 양이 바뀌게 됩니다. 디스플레이는 빛의 3원소 빨강(R), 초록(G), 파랑(B) 세 가지 색을 이용해서 색을 표현하며, 원소마다 가진 고유의 에너지 양에 따라 빛의 파장이 서로 다른 길이로 나아가게 되는 원리를 이용합니다. 빨간색은 갈륨비소, 초록색과 파랑색은 주로 질화갈륨이 에너지 기반 원소가 됩니다. 즉, 전자가 이동하며 전류를 발생시키는고 전기 성질을 띤 원소와 만나 빛을 내는 원리입니다. LED는 기본적으로는 발광체이므로 전구에 많이 쓰이고, 신호등이나 전광판에도 활용됩니다.

LED 발광 원리 전자와 정공이 결합하면서 빛을 발산하고, 첨가되는 원소에 따라 빛의 색깔이 결정된다.

OLED는 유기 발광 다이오드를 뜻합니다. (유기물은 쉽게 이야기해 탄소가 포함된 물질입니다.) 스스로 빛을 내는 자체발광 소자로 효율성이 높습니다. OLED 디스플레이에는 OLED가 발광하는 무대인 유기물층이 존재합니다. 이 유기물층은 발광층과 전자의 이동을 원활하게 해 발광에 도움을 주는 보조층으로 나뉩니다. OLED는 색상을 발광시키는 유기물체가 가진 각각의 전압이 있어 특정 색상만 자체발광이 가능하기 때문에 LCD 디스플레이처럼 백라이트를 따로 빛을 비추지 않아도 돼 무게를 줄일 수 있고, 뒤쪽에서 나오는 빛이 없어 검은 색은 더 검게 표현이 가능합니다. 효율도 높은 편이라 현재 빠르게 디스플레이 시장을 장악하고 있습니다. 다만 OLED를 구성하는 LED가 유기물이기 때문에 인간과 똑같이 유기체가 가진 한계인 "수명"과 맞닥드릴 수밖에 없는데, 유기발광다이오드가 그 수명을 다해 발생하는 번인(Burn-In) 현상은 OLED의 가장 큰 약점이자, 해결해야 할 과제와 같습니다. (약 10년을 기점으로 밝기가 50% 감소하게 된다.)

LCD는 백라이트가 언제나 필요하지만 OLED는 백라이트가 필요없어 더욱 어둡게 완벽한 검정을 표현할 수 있다.

LED TV의 검정색은 사실 짙은 회색과 같다. 하지만 OLED는 이렇게 완전한 순수 검정색을 만들 수 있다. (명암비가 매우 높다는 뜻)

여기서 잠깐! 앞서 아이폰에 대해 잠시 언급했는데요, 아이폰 11 시리즈는 아이폰 11에 LCD 디스플레이를, 아이폰 11 Pro와 아이폰 11 Pro Max 모델에는 OLED 디스플레이를 사용했습니다. 그리고 출시하는 아이폰 12역시 이 OLED 액정을 사용하고 있죠. 하지만 LED의 단점 중 하나인 청색 표현은 아직 완성되지 않았고, 발광소자 자체 수명(유기발광다이오드의 평균 수명은 약 10년)이 길지 않아 오래 사용할 경우 얼룩덜룩하게 자국이 남는 번인 현상(발광 소자가 열에 손상되는 것)이 일어날 수도 있다는점 알아 두시기 바랍니다. 참고로 OLED 종류 중 하나인 아몰레드(AMOLED)가 삼성이 개발한 휴대폰용 OLED 액정입니다. 물론 핸드폰처럼 길어야 3년~4년 쓰는 것이면 최상의 컨디션에서 사용을 하다가 교체하면 되기 때문에 상관없지만 10년 이상 쓰는 TV의 경우 수명이 항상 문제가 될 수밖에 없을 듯 보입니다.

QLED 발광 원리, 응? 잠깐 LCD처럼 백라이트 유닛이 있잖아? 단지 퀸텀닷(QD필터)를 설치해놓고 이게 OLED보다 낫다고?

마지막으로 QLED(Quantum dot Light-Emitting Diodes)입니다. QLED는 기존 OLED의 짧은 수명을 보완하기 위해 만들어진 것으로, 나노미터 단위의 초미세 반도체 입자인 퀀텀닷(양자점) 소자를 적용한 디스플레이를 뜻합니다. 어떠한 물질이 나노미터로 작아지면 고유의 성질이 변화하는데요, LED가 각기 다른 원소를 사용해 색을 내는 것과 달리 QLED는 스스로 빛을 내는 2~10 나노미터 단위의 입자들로 이루어져 있어 자체적으로 다양한 색을 낼 수 있게 됩니다. 또한 유기물을 사용하는 OLED와 다르게 무기물을 사용하는 것이 QLED의 차별점입니다. 그래서 OLED의 최대 단점인 번인 현상은 없어지는 것이죠. 만약 나노미터 단위의 매우 미세한 소자의 개발이 정말 완벽하게 구현된다면 OLED보다 훨씬 높은 화질을 구현할 수 있을 뿐 아니라 넓은 시야각과 함께 색 표현도 선명하게 할 수 있고, 수명이 길다는 장점도 있어 미래 디스플레이로 각광받고 있는 것은 사실입니다. 허나 문제는 아직 이 기술은 상상에 지나지 않습니다. 

삼성은 8K 해상도까지 지원하는 QLED TV를 출시하기도 했는데, 2020년 12월 기준 모든 QLED제품은 실제 QLED 기술이 적용된 건 아니고 QD(퀀텀닷) 필터만 적용된 것입니다. 말 그대로 LCD 액정에 QD(큇텀닷) 필터 하나 붙여놓고 선명해지니까 아직 완벽하게 구현되지도 않은 기술을 마치 구현한 듯 QLED라는 이름을 당당히 쓰고 있는 것이죠. 이에 따라 현재 삼성의 QLED와 엘지의 OLED는 심각한 대치구도를 만들고 있습니다.

제대로된 퀀텀 기술을 구현하지 못한 삼성 QLED 디스플레이를 디스하는 LG 광고 

LG OLED의 약점 번인 현상을 디스하는 삼성 QLED 광고

자, 지금까지 디스플레이에 관련한 여러 용어들을 짚어보았습니다. 이제 조금 이해가 되셨나요? 2020년 현재에는 아직 완벽하게 구현되지 못한 QLED 디스플레이와 높은 화질과 명암비를 보여주지만 수명 문제로 큰 골머리를 앓고 있는 OLED가 서로 차세대 기술로 경쟁하며 주목받고 있지만, 지금 이 순간에도 각 기업들은 보다 나은 기술을 개발하고 더 좋은 제품을 만들기 위해 총성없는 전쟁을 펼치고 있답니다. 과연 이후에는 어떤 디스플레이 기술이 등장할까요? 그리고 또 어떤 기업이 디스플레이 경쟁에서 우위를 점할까요. 흥미진진한 디스플레이 시장에 대한 이야기는 여기서 끝마치겠습니다.

 

<루카스 매거진 : 자유로운 작가들이 만드는 독립 잡지>
에디터 : Aaron
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