접고, 돌리고, 늘리고, 휘감는 스마트폰 폼 팩터 혁신

PATENT SQUARE Offical Writer
2021-04-07
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< © shutterstock >


폴더블 스마트폰의 상용화를 시작으로 다양한 회사들의 경쟁 모델들이 출시되고 있다. LG는 회전형 디스플레이를 장착한 신제품을 예고했다. 모바일기기 ‘폼팩터’ 경쟁이 화두로 떠오른 것이다. 폼팩더(form factor)는 제품의 외형이나 크기, 물리적 배열을 의미한다. 주로 컴퓨터 하드웨어의 규격을 지칭하는 용어로 쓰였지만 모바일 기기 발전과 더불어 휴대폰 외형을 가리키는 용어로 활용되고 있다. 그동안의 스마트폰 폼팩터는 직사각형 바(bar)형태를 기준으로 베젤과 제품 두께만 조금씩 조정되는 양상으로 발전해왔다. 시장 또한 삼성과 애플의 과점 상태가 한동안 유지되었으며 형태의 혁신 보다는 기능성을 업그레이드하는 식으로 발전을 지속해왔다. 그러나 제조사들이 디스플레이 관련 특허를 취득하고 다양한 형태의 스마트폰 출시가 본격화됨에 따라 폼팩터의 혁신이 가시화 되고 있다. 과거 2G시대에 슬라이드, 폴더형태부터 가로본능이나 쿼티 자판까지, 특색 있는 폼팩터가 주었던 다양한 사용 경험을 떠올리면서 이번 Design close up에서는 현재까지 공개된 스마트폰 폼팩터 혁신 사례들을 바탕으로, 차세대 모바일 시장의 주도권을 쥐기 위해 펼치고 있는 기업들의 경쟁 상황을 살펴보고자 한다.


○ 폴더블폰, 삼성전자의 정규라인이 되다 '갤럭시Z 폴드2’

< © 삼성전자 >


‘갤럭시 Z 폴드2’는 부드럽고 안정적으로 폰을 접고 펼 수 있을 뿐만 아니라 정교한 디자인으로 두 개의 디스플레이를 자유자재로 활용할 수 있어 독창적인 차세대 모바일 경험을 제공한다는 점에서 극찬을 받고 있다. 갤럭시Z 폴드2는 ‘앱 연속성’을 지원해 커버 디스플레이에서 사용하던 앱을 더 큰 메인 디스플레이로 사용하고 싶을 때 ‘갤럭시 Z 폴드2’를 펼치기만 하면 된다. 이렇게 단순히 접는 기술 뿐 아니라 새로운 디지털 행동을 적극적으로 제시하는 부분에서 삼성전자는 폼팩터 혁신 스마트폰시장의 선두주자다운 면모를 보이고 있음을 알 수 있다.


○ 두 번 접히는 스마트폰과 특허


< © 렛츠고디지털 >


한 번 접는 것을 넘어서는 폼팩터 혁신은 무엇일까. 먼저 두 번 접히는 스마트폰을 생각해 볼 수 있다. 스마트폰을 한 번 접을 때에는 정사각형에 가까운 디스플레이 구현이 불가피하다. 그러나 두 번 이상 접는 것이 가능해진다면 시중 태블릿처럼 직사각형 화면 비율을 구현할 수 있게 된다. 따라서 최근 디스플레이 특허 경쟁은 단순히 두 번을 접는 것에 대한 도전이 아니라 펼쳐서 사용하는 태블릿의 사용성을 극대화하기 위한 방책인 것이다. 특허청 및 전자업계에 따르면 2019년 8월경 삼성전자는 이미 Z자 형태로 화면을 접을 수 있는 기술에 대한 특허를 출원한 바 있다.

< 말 수 있는 디스플레이(rollable display)가 결합된 스마트폰 (30-2018-0047500) / 엘지디스플레이 주식회사 >


비슷한 시기 LG디스플레이도 양쪽에서 안으로 포개어 접는 방식을 채용한 디스플레이가 결합된 스마트폰에 대한 특허 등록을 완료했다. 인텔도 2017년 미국특허청(USPTO)에 "폴더블 디스플레이 패널을 탑재한 전자 기기"라는 특허를 출원했는데, 펼쳤을 때 듀얼스크린을 사용할 수 있으며, 갤럭시노트 시리즈에서 볼 수 있었던 S펜과 비슷한 스타일러스 펜도 지원해 관심을 모았었다. 애플 또한 ‘차세대 아이디바이스를 위한 멀티접이식 디스플레이 폼팩터’라는 특허명으로 두 번 접는 특허를 최근 확보했다. 그 외 MS, 샤오미, TCL(中), 노키아와 SEL(Semiconductor Energy Laboratory)도 관련 특허를 출원한 바 있다. 아직 두께 등에 대한 보완을 이유로 두 번 접는 스마트폰의 상용화는 시기상조라 할 수 있지만 출원된 특허를 통해 폼팩터를 미리 짐작해볼 수 있다.


○ 삼성, '갤럭시Z 폴드2'이후 폼팩터 예상 모델 방향성과 관련 특허

< © 렛츠고디지털 >


접는 것 말고는 어떤 폼팩터 혁신을 준비하고 있을까. 삼성전자는 손목에 착용할 수 있는 플렉시블 스마트폰 특허를 미국 특허청(USPTO)에 출원했다. 특허 디자인에는 플렉시블 디스플레이를 감싸는 프레임이 앞뒤로 휘어지는 원리까지 세밀하게 기재돼 있다. 시곗줄 없이 디스플레이로만 이루어진 이 제품은 손목에 말면 스마트밴드나 스마트워치가 되고 완전히 펼치면 스마트폰으로 사용할 수 있다.

< © 렛츠고디지털 >


투명한 스마트폰도 개발 중에 있다. 삼성전자는 지난 2020년 1월 미국 특허청과 세계지적재산권기구에 새로운 실용 특허를 제출했다. 그리고 8월 27일 발표된 바에 따르면, 해당 특허의 내용은 투명 디스플레이의 스마트폰 구현에 필요한 기술인 것으로 밝혀졌다. 예상 모델로 공개된 이미지 속 스마트폰은 투명해서 뒤에 배경까지 모두 육안으로 확인할 수 있고 자체 디스플레이 안에 표시된 글자도 뚜렷이 볼 수 있는 모습이다. 그 외 평소에는 기존 스마트폰과 비슷한 크기지만, 화면을 잡아당기면 태블릿처럼 커지는 스트레처블(Stretchable) 디스플레이 특허와 포개진 두 개의 화면을 슬라이딩 방식으로 길게 만드는 특허 또한 눈길을 끄는 삼성의 미래형 폼팩터 형식이다.


○ LG전자 새 전략 스마트폰 'LG 윙’

< © Yanko Design >


LG전자는 가로 회전형 디스플레이를 장착한 새로운 스마트폰 ‘LG윙’을 공개했다. 이 제품은 2G 시절 ‘가로본능’폰과 비슷한 형태로, 윗 화면을 돌리면 아래의 보조 화면이 수직으로 드러나 ‘T’자’ 또는 ‘ㅗ’자 형태로 사용할 수 있다. 이로 인해 운전 시 메인 스크린으로 네비게이션을 보고 세컨드 스크린으로 음악 앱을 활용하거나 전화를 걸고 받을 수 있는 등 다양한 활용성이 기대되고 있다. ‘LG윙’의 등장은 LG가 중장기 비전으로 스마트폰 폼팩터 혁신에 초점을 맞추고 있는 것을 드러내고 있다.


○ 'LG 윙'이후 폼 팩터 예상 모델 방향성과 관련 특허


‘윙’에 이어 LG는 말아 쓸 수 있는 디스플레이를 처음으로 적용한 스마트폰 신제품을 준비중이다. ‘B 프로젝트’라 알려진 모델로 평소에는 일반 스마트폰과 같은 외형에 화면을 잡아당기면 말려있던 디스플레이가 펼쳐지며 확장되는 형태다.


< ROLLABLE MOBILE TERMINAL (WO2017104860A1) / LG ELECTRONICS. INC >


스위치와 단자가 있는 하우징이 있고 사용할 때는 말려있는 디스플레이를 펼쳐서 사용하는 형태의 디자인도 고안되고 있다. 작은 케이스에 담긴 말려있는 스크린을 필요로 할 때 펼쳐서 쓰는 방식으로, 휴대성이 더욱 강조된다. LG는 이미 2019년 초 세계 최초로 본체에 말아 넣었다가 펼쳐서 사용하는 롤러블 티비를 선보인바 있는 만큼 롤러블 스마트폰 폼팩터 시장 또한 가장 먼저 개척해 나갈 것으로 예상되고 있다.


○ LG, 하이브리드 폴더블폰까지 가능할까

< Foldable Display Device (10-2018-0146819) / 엘지디스플레이 주식회사 >


LG전자는 앞서 설명한 롤러블 방식과 폴더블 방식이 결합된 하이브리드 제품도 준비 중이다. 화면이 접히기도 하고, 당겨서 확장하는 것도 가능하다. 이 모델은 화면을 자유롭게 활용하는 것을 넘어 듀얼스크린 기능과 ‘프리스톱’ 기능까지 제공한다. ‘프리스톱’ 기능은 노트북에서 화면 각도를 자유롭게 조절하여 고정할 수 있는 기능이다. 따라서 기기를 특정 각도로 살짝 접어 노트북처럼 활용도 가능하다. 화면 위쪽은 앱을 실행하고 아래쪽은 가상 키보드를 표시하는 식이다.


○ 화웨이, 밖으로 접히는(아웃폴더) '메이트X'와 안으로 접히는(인폴더) 출시예정작 '메이트X2’

< © 화웨이 >

< © Tech Configurations >


화웨이는 폴더블 폰의 접는 방향을 바꿨다. 2019년 하반기 첫 번째 폴더블폰 ‘메이트X’를 선보인 화웨이는 2020년 상반기 내구성을 개선한 ‘메이트Xs’을 또다시 출시했다. 그러나 미국의 제재로 유튜브, 지메일 등 구글의 주요 앱을 사용할 수 없어 시장의 호응을 이끌지는 못했다. 새로 공개된 폴더블 스마트폰 ‘메이트X2’는 아웃폴딩(바깥으로 접는) 방식이었던 전작과 달리 처음으로 인폴딩(안으로 접는)을 채택했다. 이는 디스플레이의 손상 위험을 줄이기 위한 새로운 전략으로 추측된다.


○ 레노버 '접고싶은 만큼만 접는 스마트폰’

< (DM201648) / 엘지디스플레이 주식회사 >


레노버는 삼성에 앞서 지난 2016년 샌프란시스코에서 열린 ‘2016테크월드’에서 벤더블 스마트폰 프로토타입(시제품)을 공개한 적이 있다. 유연하게 구부러져 손목에 감을 수도 있고, 펴서 일반 스마트폰처럼 사용할 수도 있는 혁신 폼팩터는 레노버가 앞으로 스마트폰 시장에 출사표를 던질 것을 예고하는 듯 했다.


< © 렛츠고디지털 >


최근 레노버는 뒤에서 앞으로 접어 화면 두 개를 사용할 수 있는 폼팩터를 제시한다. 스마트폰을 앞으로 접으면 숨겨져 있던 두 번째 디스플레이가 나타나고, 화면을 좀 더 많이 접으면 주머니 속에 쏙 들어가는 사이즈로 변해 앞 화면의 대부분을 보호할 수도 있다. 특허 출원된 이 모델의 핵심 기술은 ‘아코디언식 힌지’로, 전통적인 절반 접기에서 나아가 접는 양을 조절할 수 있게 되어있다. 따라서 접는 부분에 따라 내부 화면을 완전히 가릴 정도로 접거나 더 앞에서 접어 내부 화면을 노출 시킬 정도로만 접을 수도 있게 한다. PC계의 공룡으로 불리지만 스마트폰 시장에서 쇠락을 경험했던 레노버가 새 스마트폰 시장에서 부활을 모색할 수 있을 지 관심이다.


○ 애플, 베일에 가려진 아이폰의 폼팩터 혁신과 출원된 특허들 (랩어라운드 디스플레이 등)

< ELECTRONIC DEVICE WITH WRAP AROUND DISPLAY (16503168) / Apple Inc. >


애플은 아직 폼팩터 혁신 전망에 대해 이렇다 할 언급이 없다. 그러나 그간 다양한 형태의 제품 특허를 취득하며 다른 기업들 못지않게 폼팩터 혁신을 준비하고 있다. 최근에는 화면을 절반이 아닌 비대칭으로 접는 폴더블 제품을 특허출원했으며, 폴더블 외에 화면이 제품 전체를 감싸는 형태의 제품도 있다. 특히 ‘랩어라운드’형태의 스마트폰은 2019년 9월 샤오미가 선보인 ‘미믹스 알파’와 비슷하다. 애플은 지난 2013년부터 꾸준히 랩어라운드 스크린과 관련한 특허를 제출했으며, 2019년 11월에도 관련 특허를 출원했다는 보도가 나온 바 있으나 아직 신제품에 적용하기에는 시기상조라고 판단하는 것으로 추정된다. 이밖에도 애플은 ‘주름이 없는’ 폴더블 디스플레이, 롤러블 디스플레이 관련해서도 특허를 출원한 바 있다.


○ 샤오미, 3면 스크린폰 '미믹스 알파' 출시 실패, 그리고 폼팩터 혁신의 과제


< © 샤오미 >


샤오미는 2019년 9월, 전면과 후면, 그리고 측면까지 4면이 모두 디스플레이로 채워진 세계 최초 서라운드 스크린 스마트폰 ‘미믹스 알파’를 공개한 바 있다. 그러나 얼마 뒤 샤오미 레이쥔 회장은 "대량 생산의 어려움이 많아 양산 체제를 갖추는 건 불가능했다"고 털어놓으며 ‘미믹스 알파’의 출시를 포기했다. 일각에서는 가격대비 불필요한 디스플레이 과다 노출 등 매력을 느끼지 못하는 디자인 때문이라는 분석도 내놓고 있다. 샤오미의 ‘미믹스 알파’ 출시 포기는 폼팩터 혁신이 얼마나 어려운지 잘 보여준다. 바(BAR) 형태에 익숙해진 사용자의 고착화된 사용자 경험을 고려하면서 동시에 새로운 디지털 생활방식을 제시해야하기 때문이다.


○ ‘뉴폼팩터’의 상용화와 새로운 디지털 생활

< © LG디스플레이 블로그 디스퀘어 >


지금까지 다양한 기업들이 출원한 특허와 자료사진들을 통해 접고(폴더블), 돌리고(LG, ‘윙’), 펼치고(스트레쳐블), 휘감는(랩어라운드, 서라운드)등의 ‘뉴 폼팩터’를 살펴보았다. 이를 바탕으로 기존의 평평한 판형 스마트폰을 벗어나 다양한 미래의 스마트폰 디자인들이 어떤 형태로 발전할지 예상할 수 있었다. 그러나 단순히 기술을 개발하고 디자인 특허를 취득하는 것과 그것을 구현한 뒤 생산체제를 갖춰 상용화 단계까지 다다르는 일은 난이도의 차원이 다르다. 각각의 ‘폼’에 맞춘 새로운 소프트웨어개발과 어플리케이션 호환성까지 신경 써야하기 때문이다. 앞으로도 여러 기업들의 노력을 바탕으로 외관 디자인의 혁신을 넘어 소비자의 새로운 디지털 생활경험까지 제시할 수 있는 폼팩터 혁신시대가 구현되기를 기대한다. (자료인용 : 특허청 디자인맵)



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