친환경 저가 PDP용 소재개발 현황과 전망
무연계 유전체 보호막 재료 개발
김정석 (주)씨앤켐 대표이사

1. 서론
현대는 정보화 사회라 불리우고 있는 만큼 다양한 정보 처리 시스템의 발전과 보급으로 인해 디스플레이의 중요성이 증대하고 있으며 이와 함께 월드컵 및 올림픽의 특수 효과로 대형화 및 고화질을 만족하는 다양한 정보 디스플레이 소자에 대한 필요성이 증가하고 있다. 이러한 대형화, 경량화 및 평면 박형화의 요구 조건을 만족할 수 있는 대표적인 디스플레이 소자로서 LCD(liquid crystal display), ELD(electrolumine
scence display)와 PDP(plasma display panel)등이 있다. 이중 PDP는 가스 방전시 수반되는 가시광선을 이용하거나 자외선에 의한 형광체 발광을 이용한 것으로서 대형화 구현과 박형화가 가능하며, 넓은 시야각 등의 장점을 가지고 있어 차세대 벽걸이형 고선명 텔레비전(HDTV, high definition television)용으로 주목을 받고 있으며 현재 활발한 연구가 진행되고 있는 실정이다.
상기와 같은 PDP가 HDTV급의 디스플레이용으로 발전하기 위한 주요 해결과제인 저전압 구동으로 인한 구동 소비 전력 저감과 원료 제조 단가의 절감으로 가격 경쟁력 향상과 제품의 특성 향상에 기여할 수 있는 유전체 보호막용 MgO를 국책과제인 성장 동력 과제를 통하여 MgO 제조 공정의 원천 기술을 확보하며, 평가 시스템을 확보하여 MgO에 대한 노하우 축적과 분석, 평가의 표준을 확립하고자 한다.

2. 시장 및 기술 동향
PDP 생산은 한국, 일본이 2강 구도를 형성하고 있으며, 2004년 4분기 이후 한국의 시장 점유율이 50%을 넘어서고 있는 상황이다. 디지털 TV 시장에 있어 일본 기업들은 대형 LCD 부분에서 한국, 대만에 경쟁력을 많이 잃었기 때문에 TV용 패널 부분에서 PDP에 상대적으로 집중을 하고 있는 경향을 나타내고 있다. 특히 Matsushita를 중심으로 생산능력을 크게 확충할 것으로 전망이 되고 있어 시장 점유율 1위를 둘러싸고 국내업체들과 경쟁이 더욱 치열해질 전망이다.
유전체 보호막인 MgO에 대해서는 현재 단결정 MgO에서 다결정으로 대체되고 있는 시점으로 다결정 MgO 보호막 재료의 경우 일본 Mitsubishi제품이 전량 수입되고 있었으나 당사인 (주)씨앤켐에서 국내 최초로 다결정 MgO제조 공법을 개발함으로써 수입대체 효과를 얻을 수 있으며, 일본의 경우 PDP Pellet 제조 업체를 중심으로 연구조합을 결성, 고속 구동 PDP를 위한 다결정 MgO 재료에 대하여 체계적인 연구를 수행하고 있다.
국내에서는 보호막의 제조 공정에서 최적의 공정 기술 개발과 기존 제품 대비 보호막의 특성을 향상시킬 수 있는 신 재료의 개발과 MgO 보호막의 특성 평가 기술에 대해 전반적으로 연구가 진행되고 있다. 기존 보호막의 단점을 향상시키기 위해서 MgO에 특정 산화물을 첨가하여 방전 전압의 감소 또는 이차전자 방출 계수를 향상하려는 연구와 MgO 보호막 위에 이중의 박막층을 형성하여 MgO의 수분 흡착에 따른 불안정성을 향상시키려는 연구도 함께 진행되고 있다. 
최근 들어 친환경 저가 PDP용 소재 관련 분야의  특허 건수를 보면 보호막 분야에 있어서 일본이 전체의 60% 이상 차지하고 있으며, 한국이 30% 정도 수준이나 MgO 보호막 소재부분에 있어서는 활발한 연구가 진행되고 있으며, 특허 출원도 왕성하게 출원이 되고 있다. 하지만 특허 출원 건수의 양적인 증가를 보이고 있으나, 원천 특허나 핵심 특허 등의 질적인 성과가 부족한 실정이기 때문에 본 과제인 성장 동력 기술 개발 사업을 통해서 MgO 소재뿐만이 아니라 증착과 관계되는 여러 부분의 기술 확보로 양적 및 실질적인 원천 기술 확보에 통하여 기술 경쟁력에서 동등 수준이상으로서 PDP의 가격 경쟁력 및 기술 경쟁력 확보로 국가 경쟁력에 이바지 하고자 한다.

3. 개발 방향
<사업추진체계도>
현재 국내·외 모두 PDP에 대한 연구는 Module 회사와 학계 및 연구소를 중심으로 진행되고 있는데 정작 소재 제조 회사에서는 분석, 평가할 수 있는 시스템의 부족으로 인해 연구 개발이 미비한 실정으로서 현장 적용성이 떨어지는 실정이다. 그러므로 연구 개발의 효율을 높이면서 빠른 현장 적용을 위해서 당사에서는 국책과제로 당사의 제조 기술과 경험이 풍부하고 우수한 연구진으로 이루어진 연구소, 젊은 열정으로 신선한 아이디어를 제공할 수 있는 학계와 실제 Module를 평가할 수 있는 Module 제조 회사와 연계하여 연구를 진행함으로서 연구 개발기간을 최소화할 수 있고,  제조 원가 절감으로 인한 가격 경쟁력 확보와 고특성의 제품을 개발하고자 한다.

본 과제의 최종 목표인 저가의 유전체 보호막 소재 개발을 위해서 현재 기존 유전체 보호막에 대한 분석, 평가를 통하여 기본적인 Data Base를 구축하며, 제품의 특성 향상을 위해 특정 원소 Doping 공정 기술을 통한 물질별 특성평가를 실시하고 있다. 즉, 당사인 (주)씨앤켐에서는 제조 단가를 절감할 수 있는 제조 공정 최적화에 주력을 하고 있으며, 국가 연구소와 공동으로 제품의 특성을 향상시킬 수 있는 물질들을 1차 선정하여 선정된 물질을 Doping, 제조하여 분석 평가하고, 성막 설비와 방전 특성 평가를 실시할 수 있는 학계에서 제조된 제품에 대해서 성막 및 평가를 실시하고 있다. 이러한 유기적인 관계를 통해서 물질별 방전 특성 평가와 공정의 최적화를 통해 1차 Data Base를 구축하고자 한다.
구축된 1차 Data Base를 근간으로 하여 PDP의 요구 사항인 저 소비 전력화, 내구성 향상, 장기수명화, 화질개선 및 Single Scanning 고속구동을 위한 제품의 특성 향상을 도모할 수 있는 복합 Doping재를 개발함과 동시에 소결 온도를 낮추어 제조 단가를 절감하고자 한다.
이에 따른 제조 공정 기술의 확보로 제품의 원천 기술을 확보하고자 하며, 가격 경쟁력도 확보하여 국가 경쟁력에서 우위를 선점하여 고품질, 저가의 유전체 보호막 재료 개발로 재료평가 기준 확보 및 제조 기술 know-how축적에 따른 기술 자립 기반 확보, 고휘도, 고선명도 PDP구현 및 수명 향상으로서 고효율, 고품질의 PDP실현, 기술경쟁력 확보와 재료의 국산화로서 PDP 국제 경쟁력 향상 등의 효과를 기대할 수 있을 것으로 본다.

표1 기술 분류별 출원국 출원건수
  구분         일본  한국  미국  중국  독일  프랑스  네덜란드  대만  총합계
 유전체        194    48      2              3                     2                   249
 격벽재        228    79     13              1       4                       1        326
 투명전도막   43    22       1                                                          66
 보호막         99    52       2       3      2       1            1                   160
 전극           128    33       6      1       1       4                      1         174
 실링재         32    12       6                       1                                  51
 총합계       724   246      30       4      7      10           3          2      1,026

표2 MgO 소재에 대한 출원국가 분포
   보호막 구분   일본  한국  중국  프랑스  네덜란드 총합계
  다결정             3       4                                        7
  대체재             3      14                            1         18
  소재조성          2      18                1                      21
  기  타              1       8       1                               10
  총합계             9      44       1        1          1          56

필자약력
경북대 공업화학과 졸업
(주)포스렉 기술영업 차장
(주)센불 개발이사
(주)씨앤켐 대표이사