아이폰 듀오의 힌지는 왜 문제를 일으켰을까?

경쟁사 특허와 다른 구조를 택할 때 생기는 설계의 부담

10월 23일 출시된 애플의 첫 폴더블 스마트폰 아이폰 듀오에서 내부 화면이 파손됐다는 사례가 나오고 있습니다. 애플도 일부 제품의 내부 디스플레이에 문제가 있다는 입장을 밝혔습니다.

접힘선을 따라 균열이 생기거나 화면에 밝은 선이 나타난 사례가 눈에 띕니다. 화면이 접히는 자리에서 문제가 생겼다면 그 아래의 힌지를 살펴볼 필요가 있습니다.

제조 과정의 편차인지, 구조 자체의 문제인지는 아직 결론이 나지 않았습니다. 특허를 다루다 보면 경쟁사와 다른 힌지 구조를 개발하는 과정에서 기계적으로 더 까다로운 과제를 떠안았을 가능성도 생각하게 됩니다. 애플이 특정 특허를 피하려다 화면 파손을 일으켰다는 뜻은 아닙니다. 공개된 분해 자료와 특허를 함께 놓고 살펴볼 만한 설계상의 문제입니다.

화면이 접힐 자리를 힌지가 비워줘야 합니다

폴더블폰의 힌지는 양쪽 몸체를 연결하는 경첩보다 복잡합니다. 화면을 펼쳤을 때는 중앙을 받쳐야 하고 접을 때는 디스플레이가 휘어 들어갈 공간을 만들어야 합니다. 지지와 후퇴가 맞물려야 하는 구조입니다.

애플은 아이폰 듀오의 힌지가 100개 이상의 부품으로 구성된다고 설명했습니다. 부품 수가 많다는 사실만으로 결함을 설명할 수는 없습니다. 다만 여러 부품의 움직임을 정밀하게 맞춰야 한다는 점은 짐작할 수 있습니다.

수리 전문업체 iFixit은 분해 영상과 CT 촬영, 특허 자료로 3차원 힌지 모델을 만들었습니다. 파손이 보고된 위치는 화면 연결 케이블을 위한 빈 공간과 중앙 지지부가 만나는 경계 부근에 모여 있었습니다.

iFixit이 제시한 가설은 중앙 지지바가 충분히 내려가지 못하는 경우입니다. 지지바가 덜 내려간 상태에서 화면이 접히면 휘어진 디스플레이가 그 위에 닿아 좁은 부위에 응력이 집중될 수 있습니다. 화면이 들어갈 자리를 지지부가 제때 비워주지 못하는 셈입니다.

이는 시뮬레이션으로 제시한 가능성입니다. 실제 고장 제품 전부에서 같은 현상이 발생했다거나 파손 원인이 확정됐다는 의미는 아닙니다.

물방울 모양으로 접혀도 내부 장치는 다릅니다

삼성전자는 갤럭시 Z 폴드5에서 4개 구동축을 이용해 화면을 물방울 모양으로 접는 플렉스 힌지를 소개했습니다. 이후 폴드6의 공식 설명에는 대칭형 듀얼 레일 구조가 등장합니다. 같은 제조사의 힌지라도 세대별로 구조를 구분해 살펴야 합니다.

아이폰 듀오 분해 자료에는 여러 금속 링크와 기어, 곡선형 가이드, 스프링을 조합한 장치가 보입니다. 링크는 서로 연결된 마디에 해당합니다. 마디마다 움직이는 각도를 나누고 그 움직임을 맞추면서 화면이 접히는 경로를 만듭니다.

화면이 물방울 모양으로 접힌다는 공통점만으로 내부 장치까지 같다고 볼 수는 없습니다. 회전축이 어디에 놓이는지, 어떤 부품이 미끄러지는지, 지지판을 어떻게 연결하는지에 따라 전혀 다른 힌지가 됩니다. 특허에서도 이 구체적인 결합관계를 살핍니다.

특허의 차이는 부품 사이의 관계에 있습니다

삼성전자의 한국 등록특허 제10-2788927호 「폴더블 전자 장치」를 보면 슬라이딩 파트가 가이드 부재와 힌지 하우징 사이의 공간에서 움직이는 구조가 나옵니다. 청구항 1은 여기에 더해 슬라이딩 파트의 개구부, 그 안에 들어가는 제한부, 이동 방향에 따른 접촉 관계까지 정하고 있습니다.

청구항에는 화면을 접는 기능뿐 아니라 부품을 어디에 두고 어느 방향으로 움직이며 어디에서 멈추게 할지까지 구체적으로 적혀 있습니다.

애플의 미국 등록특허 US 12,164,344 B2 「Hinges for Folding Display Devices」는 여러 링크를 사용하는 힌지를 다룹니다. 청구항 1에는 링크 바깥에 놓인 회전축, 핀이 들어가는 곡선형 슬롯, 서로 끼워지는 핑거 형태의 마찰 클러치 구조 등이 포함돼 있습니다. 명세서에는 링크의 회전을 맞추는 기어를 배치한 실시예도 제시돼 있습니다.

삼성 특허는 슬라이딩 부재와 가이드 사이의 관계를 구체화합니다. 애플 특허는 링크와 슬롯, 핀 등의 관계를 정합니다. 그렇다고 두 회사의 모든 힌지 기술이 각각 한 가지 방식으로 나뉜다는 뜻은 아닙니다. 비교한 특허들은 각 회사가 공개한 여러 설계 중 일부입니다.

또한 두 특허를 비교하는 것만으로 실제 제품의 침해 여부나 회피설계 여부를 판단할 수 없습니다. 실제 제품의 구성, 검토 대상 국가에서 유효한 청구범위, 균등침해 가능성까지 살펴야 합니다. 자기 특허를 받았다고 다른 회사의 특허를 자유롭게 실시할 수 있는 것도 아닙니다.

다른 구조를 택하면 새로 검증할 부분도 생깁니다

회피설계는 특허 실무에서 흔히 검토하는 개발 전략입니다. 경쟁사 특허의 청구범위를 분석한 뒤 특정 구성요소나 결합관계를 바꿔 같은 기능을 구현하는 방법을 찾습니다.

예컨대 어떤 슬라이딩 구조를 피해 링크 조합으로 움직임을 만들기로 했다면 링크별 회전각도와 가이드의 이동 경로, 지지부의 후퇴량을 다시 맞춰야 합니다. 이는 일반적인 설계 예시이며 애플이 실제로 그런 결정을 했다는 설명은 아닙니다.

여러 부품이 차례로 힘을 전달하는 장치에서는 작은 치수 편차나 조립 공차도 전체 동작에 영향을 줄 수 있습니다. 화면을 지지하던 부품이 충분히 물러나지 못하면 디스플레이와 부딪힐 여지가 생깁니다. 얇은 두께와 적은 주름을 동시에 요구할수록 설계할 때 허용되는 공간도 줄어듭니다.

아이폰 듀오에서 제기된 중앙 지지부 가설도 이런 관점에서 볼 수 있습니다. 다만 공개 자료로는 특허를 회피하려는 판단이 실제 설계에 어떤 영향을 줬는지 알 수 없습니다. 특허 회피가 이번 고장을 일으켰다고 연결할 근거도 아직 없습니다.

청구항 검토와 작동 검증은 함께 가야 합니다

폴더블폰처럼 선발업체가 오래 기술과 특허를 쌓아 온 시장에서는 후발업체가 고를 수 있는 설계에도 제약이 생길 수 있습니다. 경쟁사와 다른 구조를 만드는 데에는 특허뿐 아니라 두께, 무게, 화면 주름, 생산비용 등 여러 요구가 작용합니다.

기업이 새 구조를 검토할 때는 경쟁사 청구범위와의 차이를 확인하는 작업과 실제 작동을 검증하는 작업을 함께 진행해야 합니다. 부품을 바꿨다면 바뀐 운동 경로에서 간섭이 생기지 않는지, 제조·조립 편차가 쌓여도 정상적으로 접히는지까지 확인해야 합니다.

아이폰 듀오의 화면 파손 원인은 추가 분석을 기다려야 합니다. 이번 사례를 보며 다른 구조를 택한 뒤 감당해야 할 검증의 범위를 생각하게 됩니다. 특허를 피해 가는 설계를 찾았더라도 그 구조가 제품 안에서 안정적으로 움직이는지는 별도로 확인해야 합니다.