Special  초광역경제권연계협력 AlN 기술개발 사업

AlN 구조용 소재·부품 상용화 플랫폼 구축 배경 및 추진현황

박 상 엽_ 강원TP 신소재클러스터사업단장

1. 서 론
최근 산업통상자원부에서는 ‘소재부품 미래 비젼 2020’을 통해 2020년도까지 수출 6,500억 달러, 무역흑자 2,500억 달러를 달성해 일본을 넘어 소재부품 분야 세계 4강을 실현키 위한 구체적 실천계획을 발표했다. 이러한 배경에는 ‘부품소재특별법’이 발효된 2001년 무역흑자 27억 달러와 비교 시에 2013년도 9월까지의 수출입 통계자료를 기초로 한 소재·부품산업의 누적수출은 1955억 달러로 전체 수출의 47%를 차지하고, 무역 흑자는 728억 달러로 전체 흑자의 2.3배에 이르며 소재·부품산업 무역 흑자는 900억 달러 이상으로 예상된다는 것에 기인한다. 

그림 1. 국내 소재부품산업 미래비젼 2020 향후 전망

이러한 자료를 기준으로 본다면 소재부품산업은 국내 무역흑자를 이끄는 중요한 산업으로 자리매김했다고 볼 수 있으나, 대일 무역적자 추이를 본다면 국내 소재부품산업의 흑자액이 증가됨에 따라 대일 무역적자 중에서 소재비중은 2003년 31%에서 2012년 47%로 늘어나 여전히 대일 소재경쟁력이 취약하다는 평가이다. 이중에서도 세라믹을 중심으로 한 기초원료 및 고부가가치 소재의 수입액은 대일무역적자액의 52% 이상으로 급격히 증가된다는 것을 알 수 있다.
한편 차이나 인사이드(China Inside)와 같은 중국의 소재부품 수출액 급증이나 일본의 급속한 엔화의 가치하락 등은 국내 소재부품 업계가 또 한 차례 넘어야할 장벽이다. 현재 국내 산업계가 겪고 있는 엔저현상은 그동안의 미국과 유럽발 글로벌 경기침체와 더불어 동시에 발생한 것으로 세라믹소재업체를 비롯한 일본과 글로벌 수출시장에서 치열한 경쟁관계에 있는 반도체, 자동차산업 분야의 글로벌 경쟁력을 급속도로 약화시키고 있다. 이러한 엔저현상은 그동안 일본산업계가 엔고와 국내외 경기침체의 악조건 속에서도 자구노력으로 가격경쟁력을 확보한 상태에서 맞이하는 것으로 국내의 업체들도 원료부터 소재 부품까지의 수직계열화를 통한 단가절감에 많은 노력이 필요하다.
이처럼 소재부품의 글로벌 경쟁력이 국가의 발전을 주도하는 배경 하에서 그 동안 세라믹을 비롯한 소재부품에 진행된 연구개발 및 인프라 투자는 대부분 소재 또는 부품 위주로 진행되어 원료/소재/부품/모듈/완제품으로 이루어지는 공급체인 및 밸류체인을 고려한 패키지형 투자는 이루어지고 있지 않았다.
특히 세라믹 분야에서는 비산화물의 경우 원료가 전량 수입에 의존하고 기초소재 역시도 일본으로부터 전량 수입되고 있는 실정이며, 원료/소재/부품/모듈/완제품으로 이루어지는 가치사슬에 대한 정책적 배려나 투자는 전무한 실정이다. 이러한 현실을 타개하여 원료/소재/부품/모듈/완제품으로 이루어지는 가치사슬에 대한 연구개발을 위한 플랫폼 구축은 향후 일본의 원료 및 기초소재에 대한 높은 벽을 뛰어 넘을 수 있는 방안으로 생각되어 AlN을 기초로 구조용 세라믹 부품소재 상용화 플랫폼을 구축하고자 하였다.
이러한 구조용 부품소재 상용화 플랫폼 구축은 창조경제에 필수적인 융복합화를 위한 세라믹산업생태계를 복원하는 것으로 다양한 형태의 세라믹소재 플랫폼이 구축되어진다면 세라믹을 중심으로 한 전·후방 산업의 글로벌 산업경쟁력 확보에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

2. AlN 구조용 부품소재 상용화 플랫폼 구축배경
국내 구조세라믹 기업의 95% 이상은 영세한 중소기업으로 일본 등 선진국에 비해 보유하고 있는 핵심기술이 부족하여 수입된 원료를 노동력에 의존하여 소재나 부품으로 단순 가공하는 수준으로 현재 중국 및 동남아 기업에 비해 국내 인건비가 높아서 글로벌 시장점유율이 지속적 낮아지고 있는 상황이다.
한편 첨단산업군에 속하는 신재생에너지, LED 조명, 차세대 반도체 등에 적용 가능한 고품위 세라믹 소재·부품의 경우 스미토모화학(일), 도쿠야마(일), 교세라(일), 이머리(프) 등에서 전량 수입하고 있다. 국내 기업인 (주)KC 및 (주)포스코하이엘 등에서 생산되는 세라믹 원료분말은 알루미나를 중심으로 한 범용 세라믹제품으로 활용되고 있어 원료, 부품·소재 등 후방산업의 기반이 부족하다. 또한 대기업 중심의 전방산업이 비대한 역 피라미드형의 현재 산업구조로는 지속적인 전방산업의 발전뿐만 아니라 구조세라믹 산업으로 대변되는 후방산업의 발전을 기대하기 어려운 산업구조를 보이고 있다.
질화알루미늄산업은 표 1과 같이 후방산업(기초원료, 소재, 부품, 모듈)과 전방산업(완제품, 응용제품)이 구분되는 기존의 산업과는 달리 전방산업 자체로써 고부가가치 시장이 형성되는 첨단소재산업이면서 전·후방산업을 연결하여 최종 수요산업으로 접목될 경우 시장의 파급효과가 급격히 증가하는 특성을 보유하고 있다.

표 1. 질화알루미늄 Value Chain 별 수요산업
구분 수요 산업
기초원료 보크사이트, 금속알루미나, Al 유기금속 등
소재산업 AlN 분말, AlN 단결정, AlN Ingot, AlN Wafer 등
부품산업 LED PKG, LD 서브마운트 기판 등
응용제품산업 조명, 자동차, 디스플레이, 반도체, 반도체 장비 등

질화알루미늄 방열기판 시장은 일본의 Tokuya-ma, Kyocera 등 일본업체가 독점하고 있으며, 국내 질화알루미늄 기판 또한 일본으로 부터 전량 수입에 의존하고 있어 질화알루미늄 기판의 국산화를 위한 기술자립이 시급한 상태이다. 또한 질화알루미늄 백색기판에 금속회로 형성기술이 접목된 Hybrid 및 전기자동차용 세라믹기판과 차세대 파워디바이스 모듈은 전기구동시스템의 고밀도화, 고효율화 및 경량화를 위한 핵심요소부품으로 전력 변환장치에 소요되는 재료비의 50~60%를 차지하는 중요한 부품으로 향후 백색가전 및 전기자동차 분야의 기술적 우위를 확보하기 위해서는 상용화 연구개발 투자가 시급한 분야이다.
이러한 국내 구조세라믹 산업생태계 활성화와 비산화물계 구조세라믹 분야의 원료로 부터 수요재품에 이르는 전주기형 상용화 연구개발 이라는 국내 세라믹산업이 지닌 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 세라믹 지역거점기관인 강원(강원TP 신소재클러스터사업단), 대구(대구TP 나노융합실용화센터), 전남(전남TP 세라믹산업종합지원센터)이 보유하고 있는 인프라기반과 실용화 기술지원을 활용하여 AlN 구조용 부품소재 상용화 플랫폼 구축사업을 시도하게 되었다.
AlN 구조용 부품소재 상용화 플랫폼 구축사업은 거점지역별로 기 구축되어 있는 기업지원용 장비인프라를 적극적으로 활용하여 기업의 기술개발 및 상용화 지원을 통해 대일 무역역조 개선은 물론 비산화물을 비롯한 구조세라믹 관련 원료 및 부품·소재의 수요기업에 대한 선순환 체계 확보를 위한 구조세라믹 산업생태계 복원을 위해서는 반드시 필요할 것으로 판단된다.

더 자세한 내용은 세라믹코리아 1월호 참조