정부, 세라믹 3D프린팅 소재 개발에 앞장선다
산업통상자원부가 ‘이식환경 맞춤형 바이오 세라믹 3D프린팅 소재 및 저온공정 기술 개발’ 과제를 이번 달부터 시작한다. 앞으로 4년 간 정부지원금 40억원 가량을 투입해 진행할 계획이다.
세계 세라믹산업은 지속 성장세를 보일 것으로 예측됐다. 산업부는 세라믹 세계시장 규모가 지난해 4137억 달러에서 2025년 7785억 달러로 성장할 것으로 전망했다. 연평균 성장률이 6%에 이른다.
세라믹 3D프린팅 기술은 세계적으로도 R&D 초기 단계인 신생분야다. 원천기술만 확보되면 시장선점에 도움이 될 것으로 예상된다. 이 기술이 적용되면 세라믹 가공공정을 단순화 할 수 있다. 산업부는 이번 과제가 기초소재 분야가 부실한 국내 세라믹 산업에 큰 도움이 될 것이라 내다보고 있다.
정부는 세라믹 제품 양산 지원과 원료소재 개발 지원도 계속 진행한다는 입장이다. 주소령 산업부 섬유세라믹과장은 “시각 차이가 있을 수 있지만 원료 R&D만으로는 사업을 추진할 수 없고, 목표는 제품 양산”이라며 “산업핵심기술개발 사업 등으로 세라믹 원료 기술개발도 충분히 지원하고 있다”고 말했다.

한국세라믹학회·한국시멘트협회 산·학 협력 위한 좌담회 개최
지난달 8일 한국세라믹학회(학회장 오영제)가 한국시멘트협회(협회장 이주환)를 방문해 산·학 협력에 관한 좌담회를 가졌다. 좌담회엔 한국세라믹학회 오영제 학회장, 한국시멘트협회 장광치 부회장, 군산대학교 이승헌 교수, 한국세라믹학회 유승을 수석운영이사가 참석했다. 이날 좌담회에선 산·학의 지속적인 협력과 업계에서 필요한 인재 양성과 수급에 관한 이야기가 주를 이뤘다. 장광치 부회장은 “현재 세계적으로 경제 상황이 어려워 경제적 지원이 어렵겠지만 이럴수록 산·학이 서로 협력해 프로젝트를 운영하고 발전시켜야 한다”며 “프로젝트 운영의 경우 시멘트, 세라믹 분야뿐만 아니라 다양한 학문적 분야와 협력이 필요하다”고 강조했다. 이에 오영제 학회장은 “발상의 전환으로 다른 분야와 융합을 통해 지금의 위기를 극복하고 발전해야 한다”며 “이번 가을에 하는 추계학술대회를 통해 산업계의 참여를 유도하고 각 부회와 교류를 통해 기술적 개발에 노력하겠다”고 밝혔다. 한편 한국시멘트협회는 한국세라믹학회 학술대회 때마다 후원을 통해 학회와 지속적인 교류를 해오고 있다.

한국세라믹학회, 2016년 성옥상 후보자 추천 공고
한국세라믹학회가 올해 ‘성옥상’ 수상후보자를 추천받는다. ‘성옥상’은 조선내화㈜ 고 이훈동 명예회장이 한국 세라믹 기술의 국제적 수준 제고를 위해 한국세라믹학회에 출연한 기금을 바탕으로 이 명예회장의 호를 따 제정된 상이다. 10년 이상 세라믹 분야 연구개발에 종사하면서 연구나 특허 등으로 세라믹 산업 발전에 공헌이 큰 개인 또는 단체에 수여하고 있다.
수상후보자 추천의 경우 학회 회원 3인 이상, 혹은 세라믹 관련 단체장의 추천을 받으면 된다. 성옥상은 학술 분야 및 기술 분야로 나누어 심사하며 수상후보자는 응모분야에 따른 추천구비서류를 준비하여 2016년 9월 9일(금) 오후 5시까지 한국세라믹학회 사무실에 접수하면 된다.
수상자 발표는 2016년 11월 4일(금)이며 수상일자는 2016년 11월 24일(목) 세라미스트의 밤 행사 때 진행된다.
접수 및 문의처는 서울시 서초구 방배로 76 머리재빌딩 403호(우편번호 06704) 한국세라믹학회(TEL 02-584-0185/588-5140)로 하면 된다.

‘전남세라믹 생태계 조성산업’ 250억 국비지원
전남테크노파크가 사업비 250억 원을 책정해 서남권 첨단세라믹 기업 활성화 및 기업유치를 목적으로 하는 ‘세라믹산업 생태계조성사업’에 본격 나섰다.
전라남도와 전남테크노파크, 산업통상자원부, 목포시는 오는 2020년까지 5년간 사업비 250억원(국비 195억, 지방비 30억, 민간 25억원)을 들여 목포 세라믹일반산단에 입주할 기업을 모집한다.
이번 생태계조성 사업은 세라믹산업 기술 생태계 상의 첨단 세라믹소재 사업화 장애요인인, 세라믹 원료소재 기술 경쟁력 취약, 공정장비 엔지니어링 기술역량이 열세, 공급가치 사슬 단절문제 등을 해소하고 핵심 세라믹소재의 상용화 및 사업화 촉진하기 위해 추진된다.
세라믹산업종합지원센터는 목포 세라믹일반산단 내에 위치해 있으며 부지 2만㎡, 건축면적 9000㎡ 규모에 생산지원동과 시험분석동 등을 갖추고 장비구축과 세라믹 전문기업 발굴유치, 상용화 기술개발을 하고 있다.
2016 세라믹산업 생태계조성사업의 지원대상은 ▲세라믹 원료소재 시험생산 상용화 ▲세라믹 엔지니어링 기술 ▲세라믹원료 전후방 가치사슬 등 3개 부문이다.
전남테크노파크 김광진 세라믹센터장은 “이번 생태계 지원사업을 통해 신규투자를 희망하는 기업과 생태계조성사업에 선정된 기업에는 첨단세라믹 기업으로 성장할 수 있도록 입주공간에서부터 생산파일럿 공용장비 및 현장 기술지도까지 모든 지원을 할 예정”이라며 “전남서남권을 세라믹 메카로 만들겠다”고 밝혔다.
‘2016 세라믹산업 생태계 조성사업’의 신청은 전남테크노파크 홈페이지(www.jntp.or.kr)를 통해 확인할 수 있으며 자세한 지원사업 문의는 세라믹종합지원센터(목포) 기업육성팀(061-270-5022)로 문의하면 된다.

KAIST, 초고속 충전 가능한 리튬이온 배터리 소재 개발
휴대폰 배터리를 단 1분 만에 충전할 수 있는 음극 신소재가 개발됐다.
KAIST 강정구·김용훈 EEWS 대학원 교수 공동 연구팀이 초고속 충·방전이 가능하면서도 1만 번 이상 작동하더라도 용량 손실이 없는 리튬이온 배터리 음극 소재를 개발했다. 이규헌·이정우·최지일 연구원이 주
도했다. 이 연구는 미래창조과학부 글로벌프런티어사업, 한국연구재단 도약사업과 KISTI 슈퍼컴퓨팅 지원을 받아 수행되었다.
연구진은 3차원 그물 형상의 그래핀과 6㎚ 크기 이산화티타늄 입자로 구성된 복합 구조체를 간편한 공정으로 이 신소재를 제조하는 데 성공했다. 이규헌 연구원은 “탄소계열 물질 위주의 기존 전극이 갖고 있던 고출력 성능이 제한되는 문제를 개선한 것”이라며 “1분 이내에 130mAh/g 용량을 완전히 충·방전하는 데 성공했다”고 설명했다.
현재 음극 배터리 물질로는 그래핀이 가장 많이 사용된다. 이 그래핀을 쉽게 만드는 방법은 용액 상에서 흑연을 분리시키는 방법인데 이 과정에서 결함도 나타나고 표면 불순물이 발생해 전기 전도성을 높이는 데 방해가 된다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 화학기상증착법을 이용, 3차원 그물 형상의 그래핀을 제조했다. 그 위에 메조 기공이 형성된 이산화티타늄 나노입자 박막을 입혀 복합 구조체를 구현했다. 최지일 연구원은 “크기가 작은 나노 입자를 사용하기 때문에 표면부터 중심까지의 거리가 짧다”며 “짧은 시간 내에 결정 전체에 리튬을 삽입할 수 있어 빠른 충·방전 속도에서도 효율적인 에너지 저장이 가능하다”고 덧붙였다.
강정구 교수는 “현재 음극물질이 개발돼 있는데, 1개월 뒤 양극 신물질도 논문을 통해 공개할 예정”이라며 “향후 전기자동차, 휴대형 기기 등 높은 출력과 긴 수명을 요구하는 분야에 응용 가능하다”고 말했다. 연구결과는 국제 과학 학술지 ‘어드밴스트 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’ 온라인판(5월 18일자)에 게재됐다.

SK이노베이션, 고부가 ‘세라믹코팅 분리막’ 증설
SK이노베이션이 범용 리튬이온 분리막(LiBS, Lithum-ion Battery Separator)보다 안정성과 성능이 뛰어난 ‘세라믹코팅 분리막(CCS, Ceramic Coated Separator)’ 생산설비 3·4호기 등 2기를 증설한다고 밝혔다. SK이노베이션은 최근 전기차에 사용되는 배터리가 1회 충전 시 주행거리 연장을 위해 에너지 밀도가 높아지면서 폭발과 화재 위험도 함께 증가하고 있다며, 고효율 배터리 수요 증가 및 각국의 배터리 안정 규제 강화 등을 고려해 선제적으로 코팅 분리막 투자에 나섰다고 설명했다.
수백억 원이 투자되는 증설공사는 이달 말 충북 증평 소재 정보전자소재 공장에서 시작돼 내년 상반기 중 마무리될 예정이다. 세라믹코팅 분리막은 기존 리튬이온 분리막의 한 면 또는 양 면에 SK이노베이션이 자체 개발한 혼합 무기물 층을 보강한 제품이다. 이 분리막은 배터리의 안정성과 직결되는 내열성과 관통 성능을 크게 높일 수 있어 일반 습식 분리막보다 부가가치가 높고 시장의 수요가 지속적으로 성장할 것으로 기대된다.
SK이노베이션은 2004년 국내 최초이자 세계 3번째로 리튬이온 분리막을 개발했고, 2011년에는 세계 최초로 세라믹코팅 분리막 상업화에 성공했다. 이번 증설이 완료되면 SK이노베이션의 코팅 분리막 설비는 총 4기로 늘어나 생산량도 월 900만㎡(단면 코팅 기준) 규모로 증가하게 된다. 3·4호기에서 생산되는 코팅 분리막은 전량 전기차 배터리용으로 공급될 계획이다.
김홍대 SK이노베이션 B&I사업 대표는 “앞으로 중국 등 글로벌 시장의 코팅 분리막 수요 증가세를 봐서 추가 증설 여부도 검토할 것”이라며 “현재 세계 2위인 분리막 시장 점유율을 확대해 2020년까지 1위 사업자로 도약하겠다”고 전했다.

한국세라믹기술원과 재료연구소, 야구 친선경기 개최
지난달 25일, 경남 창원시 대산면 야구장에서 한국세라믹기술원과 재료연구소의 친목을 다지는 야구 친선경기가 개최되었다. 한국세라믹기술원 야구팀이 원정팀으로 파란 유니폼을 입고, 재료연구소 야구팀이 홈팀으로 녹색 유니폼을 입고 출전했다. 경기는 두 팀의 치열한 접전 끝에 8:8 무승부로 끝났다.
경기 1회엔 재료연 팀이 5점 선취점을 만들었다. 세기원 팀은 2회에 2점을 득점하며 추격을 개시했다. 3회에는 세기원 팀이 추가로 3점을 득점하고 재료연 팀이 1점을 획득하며 5:6 상황이 만들어졌다. 4회에 세기원 팀이 2점을 득점하며 역전에 성공했다. 이어 5회에도 세기원이 1점을 추가하며 8:6 상황을 만들어 갔으나, 마지막 7회에 재료연구소 팀이 2점을 득점하면서 8:8 동점으로 경기를 종료하게 되었다.
이번 친선 경기에 참여한 각 팀은 결과에 연연해하지 않고 경기 자체를 즐기며 화기애애한 시간을 보냈다. 앞으로도 세기원과 재료연은 이러한 업무 외적인 친목 자리를 마련해, 연구소 간의 유대관계를 강화해 나갈 예정이라 밝혔다.

영남대 엄상문 명예교수, 세라믹 보석 섬유 개발
영남대 엄상문 명예교수가 섬유에 광석을 배합한 유약을 섬유에 프린트하는 획기적인 개발을 통해 자연고유의 색과 무늬 패턴을 살린 세라믹 섬유를 개발했다.
엄상문 교수는 홍익대학교 산업미술 대학원 세라믹디자인을 전공하고 국립공업 연구소 연구실과 과학기술처 파견 정부초빙교수를 역임했으며, 영남대 조형대학 생활제품디자인 전공(세라믹디자인) 교수직과 학장, 조형대학원장을 거쳤다. 엄 교수는 경량세라믹석재의 제조방법(94.3.10 특허 제071698호) 초경량 및 경량세라믹 발포타일의 제조 방법(94. 3. 3 특허 제071392호)을 비롯해 특허획득 2건, 출원 7건으로 도합
9건의 특허를 보유하고 있다.
세라믹은 기존 섬유잉크와 달리 1,300도 고온에서 정제 과정이 필요하다. 앞서 개발된 유리섬유, 실리콘카바이드 섬유들과 달리, 개발한 세라믹 섬유는 돌(보석)과 금속성 광물을 일정 비율로 배합 후 고열 정제해 이를 유약으로 만들고 섬유에 프린트하는 방식이다. 이를 활용해 의복, 가방, 신발 등 다양한 제품 생산이 가능한데 모든 면에서 자연 고유의 색상과 무늬를 구현할 수 있다.
엄 교수는 현재 세라믹 섬유를 핸드폰케이스에 접목하는 방향으로 연구를 진행 중이다. 엄 교수는 “열에 강하고 전도성 없는 세라믹섬유를 이용한 핸드폰 케이스로 사용 시, 핸드폰의 전자파를 차단하고 열 감소에 도움을 줄 수 있다”고 전했다.

부산대 교수팀, 태양전지 효율·수명 높이는 새로운 계면제어물질 개발
진성호 부산대 교수와 노용영 동국대 교수, 송명관 재료연구소 연구원으로 구성된 공동연구팀(이하 진 교수팀)이 태양전지 광전환 효율과 수명을 높일 수 있는 새로운 계면제어 물질인 ‘피오타즈(PO-TAZ)’를 개발했다. 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단 기초연구사업(개인연구) 지원을 받았다. 연구 성과는 에너지·환경 분야 국제 학술지 ‘에너지 앤 인바이런멘탈 사이언스’ 5월 30일자에 실렸다.
‘계면제어 물질’은 태양전지 내 광활성층과 전극 사이에서 전자의 이동을 제어하는 물질을 말한다. 페로브스카이트 태양전지는 태양빛을 이용해 자유전자(-)와 홀(+)을 만들고, 이 전자와 홀이 각각 전자 전달체와 홀 전도체를 통해 각 전극으로 이동하면서 전기를 일으킨다. 하지만 전지 내부에서 전자와 홀 간 이동속도 차이(히스테리시스) 때문에 전지 효율이 떨어지는 단점을 안고 있다. 진 교수팀은 150℃ 이하 저온공정에서 산화아연(ZnO) 전자 전달 층 위에 트리아진 분자와 포스핀 옥사이드를 결합해 새로운 계면제어 물질인 ‘피오타즈’를 만들었고, 이를 대기 중에서 박막코팅하는 방법으로 페로브스카이트 효율 저하 문제를 해결했다. 피오타즈를 적용해 페로브스카이트 태양전지를 제작한 결과, 히스테리시스가 발생하지 않았고, 이에 따라 광전환 효율은 13.6%에서 16.23%로 향상됐다. 피오타즈가 전지 내 광활성층과 산화아연층 사이에서 수분과 산소를 차단해 소자 수명 또한 40일이 지나도 초기 대비 85% 이상을 유지했다. 유기태양전지에 적용했을 때도 광전환 효율은 8.55%에서 10.04%로 높아졌다.
진성호 교수는 “저렴한 비용에 간단한 공정으로 히스테리시스가 없는 장수명 페로브스카이트 및 유기태양전지를 만들 수 있는 기술”이라며 “향후 차세대 태양전지 및 유기발광다이오드, 유기박막트랜지스터 등 다양한 유기전자 소자의 특성 향상과 수명 향상에 기여할 것”이라 말했다.

한국세라믹기술원 - 밀양시, ‘나노융합산업 교류·협력’ 논의

천성봉 밀양시 부시장 일행이 지난달 8일 한국세라믹기술원을 방문해 강석중 원장을 만났다. 천 부시장은 밀양시 나노융합산업과 세기원의 나노융합 사업군이 연계할 수 있도록 공동 연구개발(R&D)및 콘텐츠 개발 협력을 건의했다.
이날 면담엔 밀양시 박철석 나노융합 국장과 김원식 과장 등이 동석 했다. 천 부시장 일행은 강 원장에게 밀양시의 나노융합국가산업단지 조성과 연구센터구축 계획 등을 소개하고, 세라믹기술원의 연구활동과 성과를 설명했다. 천 부시장은 “한국세라믹기술원이 가지고 있는 나노소재 분야의 다양한 사업군을 밀양시 나노융합산업과 연계할 수 있도록 R&D사업 공동 추진과 콘텐츠 개발에 지속적으로 협력해 나가겠다”고 밝혔다.

도공 이삼평 기념공원 공주 학봉리에 조성
일본 도자기의 시조인 조선시대 도공 이삼평(李參平)을 기리는 ‘이삼평 공원’이 충남 공주에 조성된다. 공주시는 공원이 국립공원 계룡산 자락인 반포면 학봉리 일원에 조성된다고 밝혔다. 오는 9월까지 11억원을 들여 현재 반포면 온천리에 있는 이삼평 기념비를 이전하고 다양한 전시물과 주차장 등 편의시설을 갖출 예정이다.
이삼평 기념비는 1990년에 온천리에 건립됐으나 이곳이 국도 32호선 도로확포장공사에 편입돼 이전이 불가피한 상황이다. 공주시는 이삼평 기념비 공원이 조성되면 일본 아리타마을, 이삼평연구회, 도자문화협회 관계자, 시민 등이 참여하는 기념행사를 할 계획이다.

한국메탈실리콘, 기초과학지원연·영월청정소재산업진흥원과 탄탈륨(Ta) 국산화
한국메탈실리콘(대표 최종오)이 한국기초과학지원연구원, 영월청정소재산업진흥원과 희소금속 탄탈륨(Ta) 분말 제조기술 및 장비개발 국산화를 위한 업무협약을 체결했다.
탄탈륨(Ta, 원소기호 73번)은 고온에 잘 견뎌 휴대전화 제작에 반드시 필요한 소재다. 전자, 화공, 의료, 항공엔진, 절삭공구 등 다양하게 사용된다. 현재 국내 시장 규모는 600억 원 규모로 추정되고 있다. 수요는 점점 증가하는 추세를 보이고 있다.
이번 업무협약에 따라 세 기관은 고부가가치 금속의 공급 기반 안정 구축과 이를 활용한 금속소재 산업 및 기술 연구 관련 산업에 대한 정보를 상호 교류할 예정이다. 업무협약 내용에는 희소금속(Ta) 제조 기술 및 시스템 구축, 제련 등 전문 인력 양성을 위한 상호 인력 교류가 포함되었다.
2008년에 설립된 ‘한국메탈실리콘’은 반도체 및 태양광 핵심 원료인 메탈실리콘파우더, 이차전지 음극제용 소재를 생산하는 업체다. 국내 중견기업과 일본 이차전지 음극제 개발 업체에 납품하고 있는 등 매년 50억원 안팎의 매출을 올리고 있다. 최종오 한국메탈실리콘 대표는 “각 기관의 인프라 활용 및 연계를 통한 기술 개발 시스템 구축 등 다양한 분야에서 적극 협력하기로 합의했다”면서 “탄탈륨 분말의 국내 제조기술 및 장비 개발로 희소금속 수입대체 효과와 국가 및 지역경제 발전에 기여할 것”이라 전했다.

재료연구소, 패밀리기업 R&D 지원 강화
재료연구소(소장 김해두)가 지난달 2일 패밀리기업 CEO·CTO 초청 간담회를 가졌다.
이번 간담회는 ‘정부출연연구기관의 중소·중견기업 연구개발(R&D) 전진기지화’라는 정부 정책의 일환으로 재료연의 산업계 지원 활동을 강화하는 목적으로 개최되었다.
현재 재료연구소 지원 기업은 900여 개 사에 달한다. 재료연구소는 이 중, R&D기반과 성장가능성이 높은 112개 사를 ‘재료연 패밀리기업’으로 선정해 집중 지원하고 있다.
김해두 소장은 간담회에서 ‘아이디어에서 제품까지 : 지속가능한 싸이클’이라는 주제로 특별 강연을 했다. 이어 패밀리기업 인정서와 현판 증정, 연구소 보유 사업화 유망기술과 기업지원프로그램 소개, 기업지원에 대한 의견 교환 등이 진행되었다.
패밀리기업인 ‘케이엠티’는 재료연에 감사패를 전달했다. 케이엠티는 재료원 지원으로 강관 내면의 내마모성을 높인 콘크리트 이송관을 개발(EXLOY 1000), 상업화에 성공했다.
김해두 소장은 “현재 우리나라가 처해 있는 경제상황을 극복하는데 중소중견기업의 혁신과 발전이 그 어느 때보다 중요하다”며 “패밀리기업의 다양한 의견을 수렴하고 연구소 기업지원 정책에 적극 반영해 나가겠다”고 전했다.

에스퓨얼셀, 연료전지 시스템 국내 최초 KS인증
에스에너지계열 연료전지 전문 자회사 ‘에스퓨얼셀’이 신재생에너지 분야의 한국산업표준 인증 시행 이후 연료전지 분야에서 최초로 KS인증을 획득했다. 에스퓨얼셀은 지난 2014년 태양광 전문기업 에스에너지가 GS칼텍스의 연료전지 연구개발팀을 중심으로 설립한 연료전지 전문 기업이다. 에스퓨얼셀은 2014년 국내 최초 건물용 연료전지 설비인증에 이어 KS인증에서도 국내 1호를 기록하며 기술력과 제품의 우수성을 인정받았다.
에스퓨얼셀의 연료전지 시스템은 기존 자사 및 타사 제품 대비 설치면적을 30% 이상 감소시켰다. 국내 건물용 연료전지 시장에서의 경쟁력을 인정받고 있다. 또 모듈형 구조를 채택해 최소 5kW에서 최대 30kW까지 확장이 가능한 것으로 알려져 기존 제품 대비 최대 60%의 설치비용 절감 효과도 기대된다. 공공기관 신재생에너지 설치 의무화 시장에서 국내 최초의 납품 실적(경북도청 신청사 60kW)을 보유하고 있는 에스퓨얼셀은 이번 KS 인증으로 품질과 생산성을 향상시켜 브랜드 가치를 높인다는 전략이다.

거제 해양플랜트 국가산단, 연료전지 발전시설 유치
거제시가 지난달 2일 서울 63컨벤션센터에서 개최한 ‘2016년 경남도 투지유치설명회’에서 ‘연료전지 발전시설 유치 공동사업개발 협약식’을 체결했다고 밝혔다. 연료전지 발전시설은 천연가스를 이용해 전기와 열을 생산하는 친환경 도심 분산형 전력생산 시설로 발전효율이 높고 소음과 매연이 없어 연간 32만t 규모의 이산화탄소 저감효과가 기대된다.
협약식에는 경남도, 거제시, SK건설㈜, ㈜두산 퓨얼셀, 후지전기코리아㈜, 부산강서산업단지㈜ 측이 각각 참석했다. 4900억원을 들여 60㎿ 규모로 건설되는 발전시설은 거제 해양플랜트 국가산단 준공 시점인 2020년 상반기에 착공할 계획이다. 발전시설이 완공되면 거제시 연간 사용량 20％에 이르는 전기 47만MWh와 해양플랜트 국가산단 입주업체 등에 공급할 열(스팀) 50Gcal를 생산하게 된다.
공동사업개발 주간사인 부산강서산업단지㈜는 전반적인 사업관리를, SK건설㈜ 발전시설 건설을 위한 설계·시공과 연료공급지원을, ㈜두산 퓨얼셀과 후지전기코리아㈜는 연료전지 주기기 납품을 각각 맡는다. 거제시와 경남도는 인·허가에 필요한 행정지원을 한다.

효성, 세계 섬유 시장 1위 기업으로 발돋움
효성이 작년 사상최대 영업 실적을 올리며 경기 침체 속에서도 성장세를 이어나가고 있다. 끊임없는 기술에 대한 투자가 이뤄낸 성과로 보고 있다.

- 섬유의 반도체 효성 스판덱스 개발,
 세계 1위 올라서
스판덱스는 효성의 기술 개발에 대한 의지와 노력이 집약한 성과다. 효성은 1980년 섬유의 대표 사업이었던 나일론의 생산·판매를 통해 세계시장의 판로를 개척하던 중, 1989년 조석래 회장의 지시로 기능성 섬유, 스판덱스 연구개발에 착수했다.
효성은 1989년부터 약 3년간 숱한 시행착오와 실패를 겪다가 1992년 세계에서 4번째, 국내 최초로 스판덱스 자체 개발에 성공했다. 그러나 원하던 품질을 제대로 구현하는데 여전히 많은 어려움이 존재했다. 조석래 회장은 공학도 출신으로 과학이나 생산기술에 누구보다 관심이 많았다. IMF라는 위기 속에 스판덱스 사업을 접자는 주변의 만류에도 불구하고 사업에 대한 성공을 확신하며 지속적인 R&D에 투자했고, 당시 세계 최고수준인 듀폰의 라이크라와 시장경쟁에서 시장점유율 1위의 달성했다. 이는 오너경영이 지닌 장점을 최대한 발휘한 사례로 기술에 대한 집념과 열정이 뒷받침이 있었기에 가능했다는 평가다.
효성은 나일론, 폴리에스터, 스판덱스 등의 의류용 원사뿐 아니라 타이어보강재, 에어백용 원사 등 산업용 원사 부문에서도 꾸준한 품질관리 기술 확보에 총력을 기울였다. 그 결과, 폴리에스터 타이어코드 시장에서도 세계 1위 제품으로 인정받게 되었다. 섬유부문에 집적된 효성의 기술 개발 노하우는 아라미드, 탄소섬유 등 고성능 특수섬유를 개발할 수 있는 저력이 됐고, 장기적으로 바이오 섬유, 스마트섬유 등을 연구하는 기반이 되고 있다.
- 세계 최초, 폴리케톤 개발에 성공
효성은 지난 2000년대 중반부터 10여 년간 폴리케톤 개발에 약 500억원의 연구개발 비용을 투자했다. 2010년, 산업자원통상부의 세계 10대 일류소재기술(WPM:World Premier Material)사업 국책 과제로 폴리케톤 개발이 선정돼 연구지원을 받게 되면서 개발에 탄력을 받았다. 마침내 2013년 11월, 세계 최초로 독자기술을 바탕으로 최첨단 고성능 신소재인 ‘폴리케톤’ 개발에 성공했다.
폴리케톤은 대기오염의 주범인 일산화탄소와 올레핀(에틸렌, 프로필렌)으로 이루어진 친환경 고분자 신소재로, 나일론 대비 충격강도는 2.3배, 내화학성은 30% 이상 우수하며, 내마모성 역시 최고 수준인 폴리아세탈(POM) 대비 14배 이상 뛰어나고, 기체 차단성도 현존하는 소재 중 가장 우수한 에틸렌비닐알콜(EVOH)과 동등한 수준이다.
폴리케톤은 크게 엔지니어링플라스틱 용도와 초고강도 슈퍼섬유 용도로 사용될 수 있다. 우수한 내충격성, 내화학성, 내마모성 등의 특성을 바탕으로 자동차·전기전자 분야의 내외장재 및 연료계통 부품 등 고부가 엔지니어링 플라스틱 용도로 적용될 수 있으며, 초고강도, 초고탄성률의 특성을 가진 슈퍼섬유로 타이어코드, 산업용 로프, 벨트 등에도 사용 가능하다. 특히 자동차 배기가스, 담배연기 등에서 배출되는 인체에 유해한 가스인 일산화탄소(CO)를 원료로 하기때문에 대기 중 유해가스를 줄이면서, 고기능성 제품을 만들어 내는 친환경·탄소저감형 소재다.
폴리케톤이 적용되는 엔지니어링 플라스틱 세계 시장 규모는 2012년 8510만(60조원) 규모에서 2015년 9770만톤(66조원) 규모로 연간 5% 이상 꾸준한 성장이 예상된다.

삼성디스플레이, OLED·QLED 연구개발 집중

삼성디스플레이가 액정(LCD) 디스플레이 패널 관련 연구 프로젝트들을 중단하고 유기발광다이오드(OLED)와 양자점발광다이오드(QLED) 등 차세대 디스플레이 관련 연구에 주력한다.
삼성디스플레이는 해외 글로벌 소재 업체들과 진행하던 LCD 관련 소재 연구 프로젝트 상당수를 중단했다. 이 같은 결정을 내린 것은 중국 업체들이 LCD 시장에서 급부상하고 있기 때문이다. 시장조사업체 IHS에 따르면 2014년에는 중국이 생산 용량을 2만6697㎢까지 늘린데 반해 한국은 5만1695㎢로 생산 용량이 줄어들었다. 지난해는 한국이 4만8873㎢까지 줄어들었다. 중국은 4만2323㎢로 턱끝까지 추격해왔다. 올해는 상황이 역전될 전망이다.
삼성디스플레이는 연구개발 역량을 OLED와 QLED 관련 신소재 개발에 집중 시키고 있다. 글로벌 화학 업체들과 OLED 신소재 개발에 주력한다는 계획이다. 기존 LCD의 경우 액정, 컬러필터, 백라이트 등의 구성요소가 필요했지만 OLED는 발광소자가 모든 역할을 대신하는 것이 특징이다. 스스로 빛을 내기 때문에 소재 자체의 중요성이 더 커졌다. 차세대 디스플레이인 OLED와 QLED 선점을 통해 세계 디스플레이 1위 기업의 명성을 이어나가겠다는 계획이다.

이광희 교수 연구팀, 고효율 하이브리드 태양전지 개발
광주과학기술원 이광희 교수 연구팀이 전압을 높이고 가시광선에서부터 적외선까지 넓게 빛을 흡수할 수 있는 고효율의 신규 하이브리드 태양전지를 개발했다. 이번 연구는 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구), 기후변화대응기술개발사업, 신산업창조프로젝트 사업의 지원을 받았다.
하이브리드 태양전지란, 유기물 광활성층과 유·무기 복합 페로브스카이트 광활성층이 하나의 소자 안에 함께 결합된 것이다. 이 교수 연구팀의 하이브리드 태양전지는 적외선 영역(태양빛의 48%)까지 에너지원으로 사용함으로써 주로 가시광선 영역(태양빛의 44%)에서 에너지를 생성하는 페로브스카이트 태양전지보다 효율이 높으며, 낮은 개방 전압과 전하 이동으로 성능 향상에 제약이 있던 유기태양전지의 난점을 해소시켰다.
높은 개방전압을 갖는 페로브스카이트 광활성층과 적외선 흡광영역을 갖는 유기 고분자 광활성층을 중간 결합층 없이 쌓아 결합한 신규 하이브리드 소자를 개발함으로써 페로브스카이트와 유기태양전지의 장점을 취할 수 있게 한 것이다. 또 유기 광활성층 내부에 높은 전하 이동도를 갖는 N형 고분자와 새로운 용매 첨가제를 함께 도입함으로써 하이브리드 소자의 성능을 최적화, 학계에 보고된 페로브스카이트/유기태양전지 하이브리드 태양전지 중 가장 높은 16.4% 효율을 달성했다. 특히 가시광선에서부터 적외선 영역에 이르는 넓은 태양광을 효과적으로 이용할 수 있게 함으로써 하이브리드 태양전지가 차세대 박막형 태양전지의 효율 이론 한계치를 극복할 수 있는 새로운 방법을 제시한 점이 주목된다.
이번 연구결과는 재료과학 분야 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)’ 4월 27일자에 게재됐다.

한국지질자원연구원, 값비싼 백금속 재활용 가능한 기술 개발
한국지질자원연구원(KIGAM·원장 김규한) 한반도광물자원개발(DMR) 융합연구단 전략광물활용기술연구팀 라제쉬 쿠마 박사(인도출신)와 이진영 박사가 백금과 로듐의 분리 추출을 손쉽게 해결할 수 있는 현상을 세계 최초로 규명했다. 이 연구결과는 국제 학술지 사이언티픽 리포츠 온라인판(6월 10일)에 게재됐다.
백금과 로듐 분리 추출은 산업금속인 백금족 금속 재활용 분야에서 가장 어려운 과제였다. 백금족 금속은 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 등 6종류로 구분된다. 백금족 6개 금속들은 모두 희소 금속이다. 첨단산업에서 활용도가 높고, 대체금속을 찾기 어렵다. 다이아몬드를 제외하고 가장 가격이 비싼 이유다. 전 세계적으로도 생산량이 적어 대부분 재활용된다.
백금족 금속은 주로 촉매로 활용되며, 자동차 배기가스 정화 촉매제나 연료전지 전극재료로 쓰인다. 치과용 재료 등 의료용 소재로도 많이 활용된다. 특히, 백금-로듐합금은 높은 부식 내성을 갖고 있어 LCD 유리 제조 등 전기 전자 응용부품으로도 사용된다.
백금족 가운데 백금과 로듐 분리가 가장 어렵다. 원자 반경이 유사하기 때문에 추출제를 사용해도 잘 분리되지 않기 때문이다.
연구진은 크라운 에테르(Crown Ethers) 화합물과 아민계 추출제를 조합한 추출방법을 활용해 분리 및 추출 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 이 추출방법을 활용하면 크라운 에테르 화합물만을 단독 사용했을 때보다 백금과 로듐이 분리되는 정도가 3배 이상 높아져 고순도화 과정을 단축할 수 있다. 연구진은 이와 같은 상승효과(Synergistic Effects) 현상을 밝혀내고, 이 현상이 일어나는 이유가 아민계 추출제가 로듐이 백금과 함께 추출되는 경향을 현저히 낮추기 때문이라는 사실도 세계 최초로 규명했다. 크라운 에테르(Crown Ethers)는 산소원자 한 개가 탄소원자 두 개 사이에 끼어있는 OCH2CH2 형태가 반복적으로 계속되면서 왕관형의 고리모양을 이루는 화합물을 말한다. 특정 원자를 끌어당기는 성질이 있어 물질의 분리 및 추출 공정에 활용된다. 크라운 에테르는 OCH2CH2  형태의 개수에 의해 종류가 달라진다. OCH2CH2 가 6번 반복되는 크라운 에테르는’18-크라운-6’라고 불린다. 연구진은 다양한 크라운 에테르와 아민계 추출제를 사용해 실험을 전개했다. 이 연구결과에는 18-크라운-6(크라운 에테르)와 트라이-엔-도데실 아민(Tri-n-dodecyl amine)이 사용됐다.
이 연구는 환경부 ‘글로벌탑 환경기술개발 사업’ 중 폐금속유용자원재활용 기술개발 사업단(단장 조봉규)의 지원으로 수행한 ‘탈질 및 자동차 폐촉매로부터 유가금속 회수 상용화기술 개발’ 과제 일환으로 수행했다. 이진영 박사는 “이 방법으로 백금-로듐 분리 특성이 우수한 새로운 분리-추출시스템을 개발하면 첨단산업 분야에 활용되는 백금속 원료소재를 안정적으로 확보할 수 있을 것”이라며 “우리나라 산업 경쟁력 강화에 기여할 것”으로 기대했다.

북한에 매장된 희토류, 20억톤으로 추정
북한에서 지하자원 가치가 가장 높은 지역은 금과 희토류가 대량으로 묻혀 있는 평안북도 정주시 일대로 나타났다. 국가과학기술연구회 산하 한반도 광물자원개발 융합연구단(DMR 연구단)은 이런 내용을 포함해 북한의 광물 개발 가능성과 경제 가치를 분석한 데이터베이스 시스템을 구축했다고 17일 밝혔다. DMR 연구단은 북한 자원정보를 비교 분석한 결과 특별히 개발 잠재성이 높은 7개 지역군과 자원을 정리했다. 지난 5월 영국 경제 주간지 이코노미스트는 북한 지하자원의 경제가치는 10조 달러(약 1경1700조 원)로 남한 지하자원의 20배에 이른다고 밝힌바 있다.
DMR 연구단은 우선 개발해야 할 지역으로 평안북도 정주-운산 일대를 꼽았다. 이 지역은 금은 광상(鑛床·유용한 광물이 땅속에 많이 묻혀 있는 부분)과 희토류 광상이 있다. 북한의 금은 광상 38개 중 가장 경제성이 높은 곳은 평안북도 창성군에 있는 ‘대유동’ 광산 지역으로 조사됐다. 인근 운산, 삼덕 지역도 풍부한 금은 매장량과 채굴성을 갖고 있었다. 22개 희토류 광상 중엔 평안북도 정주시 일대가 가장 경제성이 높은 것으로 조사됐다. 활용가치가 높은 희토류는 20억t가량 매장돼 있는 것으로 연구단은 분석했다.
연구단은 북한 자원 개발 문제점도 분석했다. 국가 재정이 빈곤하고 광물을 채굴할 인프라가 미비해 풍부한 광물 자원을 제대로 활용하지 못하고 있다고 지적했다. 북한의 광산 가동률은 대부분 50%에 미치지 못하고 있고, 그나마 채굴한 자원도 고품질 소재로 가공하지 못하고 원광 형태로 중국 등에 헐값에 팔고 있는 것으로 알려졌다.

성균관대, 고효율 페로브스카이트 태양전지 제조기술 개발
성균관대 박남규(화학공학/고분자공학부)·신현정 교수(에너지과학과), 연세대 김동호 교수(화학과) 공동 연구팀이 고효율 페로브스카이트 태양전지 제조 기술을 개발했다. 이번 연구결과는 지난 20일 에너지분야 최고 권위지 네이처 에너지 (Nature Energy) 온라인에 발표됐다.
페로브스카이트 태양전지는 최근 높은 효율과 낮은 공정단가로 각광을 받는 새로운 차세대 태양전지 기술이다. 용액공정으로 손쉽게 제조가능하지만 이를 통해 만들어진 페로브스카이트 필름은 태양전지 특성을 저하시킬 수 있는 그레인바운더리가 동시에 형성된다. 박남규 교수 연구팀은 코팅용액의 전구체를 비화학양론으로 혼합해 그레이바운더리를 스스로 치유할 수 있는 신기술을 개발, 20.4% 고효율 개발에 성공했다. 특히 그레이바운더리 힐링 기술을 통해 700개 이상의 소자에서 평균효율 20% 이상의 결과를 도출해 상용화 가능성도 높다.
박 교수팀은 장기안정성이 있는 페로브스카이트 태양전지를 세계최초로 개발해 지난 2012년 8월 네이처 사이언티픽 리포트에 발표했으며 박교수의 2012년 발표논문은 2016년 6월 현재 1260회 이상 인용됐다. 페로브스카이트 태양전지 관련 Top 5 인용 논문에 포함돼 연구의 우수성을 세계적으로 인정받고 있다.

한국기초과학지원연구원, 소듐이온 이차전지 성능 개선
한국기초과학지원연구원(원장 이광식) 순천센터 분석연구부 김희진(사진) 박사 연구팀이 한국과학기술원 정유성, 최장욱 교수팀과의 공동연구를 통해 소듐이온 이차전지의 성능을 개선하는데 성공했다고 밝혔다.
김박사 연구팀은 소듐이온 이차전지의 양극소재로 사용되는 파이로인산염 기반 화합물(Na2CoP2O7)의 구성물질 중 소듐(Na)의 이온 농도를 인위적으로 낮춰 이차전지의 작동 전압을 크게 향상 시키는데 성공했다. 이번 연구를 통해 연구팀은 소듐이온의 농도를 낮추어 결정구조에 결함을 만들면 수 시간 내에 붉은색 합성물이 생성되고, 양극 소재로 사용할 경우 4.3V까지 작동 전압이 높아지는 것을 확인했다.
이번 연구결과는 화학 분야 유수 저널인 ‘앙게반테케미’ 온라인판에 6월 1일 게재됐다. 김 박사는 “이번 연구 성과는 물질의 구조를 제어할 수 있는 한 가지 방법론을 제시한 것으로, 이차 전지 전극 소재뿐만 아니라 에너지, 환경, 전기 등 다양한 분야의 소재 개발에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

중국 재고 비축에 희토류 가격 급등
중국이 재고 비축에 나서면서 희토류 가격이 다시 치솟고 있다. 닛케이아시안리뷰(NAR)는 16일 보도를 통해 희토류 가운데 하나인 네오디뮴 가격이 최근 kg당 56달러 선에 거래되므로, 한 달 전에 비해 10% 뛰었다고 밝혔다 이는 지난해 7월 이후 최고치다. 디스프로슘은 한 달 새 3% 오른 kg당 265달러에 거래되었고, 테르븀은 kg당 570달러로 같은 기간 동안 11% 상승했다.
희토류 가격이 갑자기 오른 건 중국이 재고 비축에 나선 탓이다. 중국 정부는 시장 변화에 대응하기 위해 올해 6대 공급업체를 통해 9개 희토류를 3차례에 걸쳐 약 5000톤 비축할 예정이다. 별도로 중국 정부는 공공비축도 계획하고 있다. 초기 물량만 1만5000톤에 이를 것으로 보인다. 중국의 공공 및 민간 희토류 비축 물량이 2만톤에 이르게 되는 셈이다. 닛케이는 중국의 희토류 생산량이 연간 10만톤쯤 된다는 점에서 상당한 양이라고 지적했다.
중국 정부가 불법 채굴 및 밀수 단속을 강화한 것도 희토류 가격 상승의 배경이 됐다.
희토류 가격은 2010년 가을 센카쿠 열도(중국명 댜오위다오)를 둘러싼 중국과 일본의 영유권 갈등이 고조됐을 때도 급등한 적이 있다. 그러나 일본 기업을 비롯한 주요 희토류 구매자들이 대체 자원을 찾아 나서고 희토류 재활용 기술 개발에 힘을 쏟으면서 희토류 가격이 한동안 떨어졌다. 네오디뮴 가격은 2011년 7월의 사상 최고치에 비하면 90% 가까이 낮은 것이다.

금오공대, 고용량 리튬이온 음극소재 개발
박철민 금오공대 신소재공학부 교수 연구팀은 리튬이온 이차전지 용량을 획기적으로 향상시킬 수 있는 ‘3차원 결정구조의 실리콘인화물(SiP2) 음극소재 제조기술’을 개발했다고 밝혔다. 박 교수 연구팀은 규소(Si)와 층상구조의 결정구조를 갖는 흑린(Black P)을 이용해 그 화합물인 3차원 결정구조의 실리콘인화물을 간단한 고체합성법으로 제조했다. 이를 리튬이온 이차전지의 음극소재로 적용, 고용량 리튬이온 이차전지를 개발하는데 성공했다. 이번에 개발된 실리콘인화물은 리튬이온 이차전지의 고용량 음극소재뿐 아니라 화합물 반도체로서 전자산업 분야에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
실리콘인화물을 고용량 리튬이온 이차전지용 음극소재로 적용한 것은 기존 실리콘 개질에 치중돼 있는 음극소재 관련 연구에 새로운 패러다임을 제시한 것이라고 연구팀은 밝혔다. 연구팀은 최적화된 고용량 및 고성능 리튬이온 이차전지 실현을 위한 후속연구를 진행할 계획이다.
박 교수의 이번 연구는 최근 나노 신소재 분야의 대표 학술지인 ‘ACS Nano’ 온라인판에 게재됐다. 해당 연구는 전기준 인하대 환경공학과 교수와 이철경 금오공대 신소재공학부 교수 및 권혁태 연구원(제1저자, 현 KIMS재료연구소)이 공동으로 참여했다.

독일 바커 그룹, 충북 진천에 200억 규모 실리콘 공장 증설
바커케미칼코리아(대표 조달호)가 충북 진천에 실리콘 실란트, 스페셜티 실리콘, 액상 실리콘 엘라스토머를 생산하는 신규 공장을 건설한다고 밝혔다. 다음 달 말 착공해 2018년 1분기에 본격 가동한다. 독일 본사가 1600만유로(약 200억원)를 초기 투자했다. 기존에 운영하던 진천 공장 설비도 새 공장으로 통합한다. 바커의 공장 증설은 전기·전자 재료 분야 투자로는 두 번째다. 바커는 지난 2012년에도 판교에 ‘실리콘전기전자기술연구소(CoEE)’를 세웠다. 기존 공장은 건축용 실리콘 실란트를 주력으로 생산했다. 새 공장 증설로 한국은 건축용 자재는 물론 전기·전자용 실리콘 재료도 생산하게 됐다. 공장 증설은 아시아 건축, 전자, 자동차 산업에서 급증하는 실리콘 엘라스토머 수요 때문이다. 바커는 지난 2010년부터 진천 공장에서 실리콘 실란트, 전자·자동차용 스페셜티 실리콘을 생산해왔다. 공간 제약으로 기존 부지에서 생산 설비 확장이 불가능해 증설을 결정했다.
아우구스트스 빌렘스 바커그룹 회장은 “아시아에서 실란트와 LED 봉지재 시장이 빠르게 성장하고 있어 진천 공장 증설을 결정했다”며 “아시아 지역 선두 실리콘 제조사 입지를 강화하고 성장하는 아시아 시장을 공략할 것”이라 말했다.
바커코리아 기술연구소는 LED용 고굴절 실리콘 인캡슐런트 소재 등을 개발했다. 한국 연구진이 주도적으로 개발해 세계 시장에 판매하는 제품이다. 새 공장이 가동되면 이 제품도 시생산 차원을 넘어 본격 양산에 돌입한다. 새 공장은 LED 봉지재, 액상 실리콘 엘라스토머를 생산·포장하는 클린룸도 갖춘다.
로버트 그난 바커 실리콘 사업부 사장은 “판교 테크노밸리에 위치한 글로벌 실리콘전자재료기술연구소는 수 년 간 한국과 아시아 지역 전자산업용 제품을 성공적으로 개발했다”며 “이번 공장 증설로 고품질 제품을 수량과 품질 면에서 안정적으로 공급할 수 있을 것”이라 기대했다.