세기원,
부천에 ‘세라믹소재기술지원센터’둥지 튼다
한국세라믹기술원(원장 김민)이 2015년 진주로 이전함에 따라 수도권 사무소인 ‘세라믹소재기술지원센터’를 부천에 구축하기로 했다.
지난달 부천시청에서 만난 한국세라믹기술원 김민 원장과 부천시청 박춘배 부시장은 네트워크를 구축해 관내 중소기업의 세라믹 관련 창의적 기술 핵심능력 향상을 위해 상호 협력하는 협약을 체결했다.
협약에 따르면 부천시는 부천테크노파크 203동에 약 1269㎡의 센터 공간을 유상 제공하는 등 각종 행정적 편의를 제공하고 한국세라믹기술원은 부천시에 ‘세라믹소재기술지원센터’를 설립·운영하게 된다. 관내 세라믹 관련 기업의 기술 컨설팅 및 R&D 지원과 분석평가·인증 비용 할인 등을 지원하는 등 관련 업무의 긴밀한 협력과 신기술 및 지식정보 교류 등을 제공할 계획이다.
박춘배 부시장은 “부천시가 현재 전략적으로 육성하고 있는 4대 특화산업(금형, 조명, 로봇, 패키징)도 세라믹 소재 및 부품을 사용하고 있다”며 “센터가 들어서면 상호 기술 신뢰성 구축과 발전에 크게 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

세계시장에서도 잘나가는
국산 이차전지배터리
글로벌 배터리 시장에서 한국과 일본의 점유율 격차가 더욱 벌어질 것이라는 전망이 나왔다. 전기자동차·에너지저장장치(ESS) 등 중대형 배터리 시장에 이어 소형 이차전지 부문의 국산 배터리 독주가 계속될 것으로 보인다.
일본 시장조사업체 B3 1분기 보고서에 따르면 국산 소형 이차전지 시장 점유율을 지난해 42.1%에서 올해 3% 증가한 45%로 전망했다. 일본은 지난해 27.2%에서 25.3%로 1.9% 감소하고 중국은 지난해와 비교해 1.1% 감소한 24%로 예측했다.
삼성SDI와 LG화학 위주의 국산 소형 이차전지는 글로벌 스마트폰 시장 포화에도 전동 공구 등 신규 시장 공략이 주효했다는 분석이다. 반면에 일본 파나소닉은 미국 테슬라모터스 전기차에 원통형 배터리 공급이 늘고 있지만 스마트폰·노트북 등 IT분야 공급 물량이 줄어들 전망이다. 소니 역시 단독 배터리 사업을 결정했지만 추가 투자 여력이 부족해 PC용 원통형 배터리 사업 비중이 줄어든다는 분석이다. 중국 배터리 업계도 내수 제품 위주의 공급처 한계를 극복하지 못해 성장이 정체되고 있다.
B3는 올해 소형 배터리 생산량이 46억2000만셀로 지난해 43억8600만셀보다 5% 증가할 것으로 내다봤다. 업체별로는 삼성SDI가 지난해보다 13% 증가한 12억8000만셀, LG화학은 지난해보다 12% 증가한 8억셀을 생산해 각각 1・2위를 차지할 것으로 예상했다. 파나소닉은 7억1000만셀로 3위에 그칠 것으로 전망했다. 테슬라에 공급하는 원통형 배터리 물량에 힘입어 지난해 전체 생산량에서 LG화학을 소폭 앞섰으나 스마트폰·태블릿PC 등 파우치형 소형전지 경쟁력이 떨어져 올해 3% 역성장할 것으로 내다봤다.
배터리 업계 관계자는 “전동공구나 전기자전거 등 신규 소형전지 시장에 발 빠른 대응으로 중대형 분야에 이어 소형 시장에서 선두권 자리를 확보했다”며 “일본 파나소닉의 테슬라 공급 물량은 늘더라도 시장 점유율에는 큰 영향을 미치지 못할 것”이라고 말했다.

서울시 원전줄이기 운동,
미니태양광 보급으로까지 확대
서울시가 한 달 전기요금을 1만3000원까지 절약할 수 있는 미니태양광 설치비를 8000가구에 지원하기로 했다. 미니태양광은 아파트 베란다 난간에 태양광 모듈을 설치해 하루 3시간 정도 가동해 전기를 생산하고 플러그를 통해 가정에서 쓸 수 있도록 하는 장치다. 기존 태양광 모듈보다 설치비가 적어 투자비 회수기간이 짧다.
서울시는 발전용량 250와트(W)짜리 미니태양광을 설치하면 900리터짜리 양문형 냉장고를 일 년 가동할 수 있는 전력(약 292㎾h)를 생산할 수 있고, 한 달 평균 최대 1만3310원의 전기요금을 아낄 수 있다고 설명했다. 서울시는 설치비가 65만원 이하인 200~210W 모듈과 68만원 이하인 250~260W 모듈에 대해 설치비 50%, 최대 30만원까지 지원한다.
지난해 50세대에 미니태양광을 시범 설치한 결과 투자비 회수기간은 최소 30개월(3년)에서 최대 80개월(7년) 정도다. 서울 시내 아파트 중 베란다가 남향인 아파트에 사는 시민이라면 누구나 설치비 지원금을 신청할 수 있다. 신청은 구청에서 하면 되고, 마감일은 6월 20일이다.
서울시는 미니태양광 보급 사업에 참여할 기업과 제품도 모집한다. 참여 기업은 설치 제품에 대해 5년간 무상 사후관리를 보장해야 하고 생산물배상책임보험에도 가입돼 있어야 한다.

스마트폰 시장,
2016년엔 중국이 한국 누를 것
지난 몇 년간 세계 스마트폰 시장 점유율 1위를 차지했던 한국이 2년 뒤 1위 자리를 중국에 내줄 것이라는 전망이 나왔다.
스마트폰 최대 시장을 등에 업은데다 그동안 스마트폰 제조 기지 역할을 하면서 생산 역량과 안정된 부품 조달 체계, 통신 기술 등을 확보한 덕으로 평가된다. 중국의 추격에 대비해 기술·전략 차별화가 필요하다는 지적도 나왔다. 산업연구원(KIET·원장 김도훈)은 지난달 15일 발간한 ‘중국 스마트폰산업의 글로벌 도약 전망과 시사점’보고서에서 중국이 2016년 스마트폰 시장 점유율 1위로 올라설 것으로 전망했다.
중국은 이미 지난해 세계 스마트폰 점유율 2위(28%)로 급상승하면서 빠르게 한국을 추격해왔다. 자국 내에서는 중국 브랜드 비중이 65%로 이미 1위로 도약했다.
화웨이는 자체 애플리케이션프로세서(AP)를 개발해 탑재하고 있고, 오포, 지오니 등도 5000만 화소 카메라, 5.5㎜ 두께의 스마트폰 등 혁신 제품을 출시하면서 급성장하고 있다. 샤오미가 올해 초 싱가포르를 시작으로 글로벌화 전략에 나선 것도 변수다. 지난 1분기 중국 스마트폰 시장에서 샤오미는 삼성(18%), 레노버(12%)에 이어 3위(11%)에 올랐다.
김종기 연구원은 “이같은 추세라면 내년 보급형을 포함한 전체 스마트폰 시장 점유율 1위 도약이 가능한 것은 물론 고급형 시장에서도 2억대를 상회할 것”이라고 내다봤다.
중국 휴대폰 산업은 강력한 정부 지원, 통신장비·PC 등 유관 분야 노하우, 축적된 주문자상표부착생산(OEM), 산자이(짝퉁)폰 제조역량 등이 시너지를 일으키며 발전해왔다.
화웨이와 ZTE는 세계적인 통신장비업체로 부상했고 레노버는 PC에 강점이 있다. 정부의 강력한 지원을 받은 TCL·하이센스 등 LCD 디스플레이 업체, 텐위·지오니·오포 등 OEM 업체가 포진했다.
김 연구원은 “중국 내 삼성 브랜드 인지도는 1위지만 지난해 2분기 23.8%, 4분기 22.5%, 올해 1분기 20.5%로 지속 하락 추세”라며 “차기 스마트폰 시장 주도를 위해서는 기술·제품 차별화 및 제품 다양화가 요구된다”고 말했다.

세계 스마트폰 시장점유율<자료: 가트너>
스마트폰 시장둔화, 플렉시블 기술이 돌파구 될까… 업계는 웨어러블 디바이스 소재연구에 몰두 중
성장세가 둔화된 스마트 기기 시장에서 플렉시블 기술이 새로운 돌파구로 떠오르면서 플렉시블 디바이스 대량 생산의 관건인 소재 기술 개발에 관심이 쏠렸다. 플렉시블 디스플레이는 차세대 성장 동력인 웨어러블 디바이스 시장을 견인할 수 있다는 점에서 양산을 위한 소재 기술 개발이 한층 속도를 내고 있다.
지난달 15일 업계에 따르면 플렉시블 디스플레이의 병목으로 꼽혔던 3차원(D) 커버유리, 유기발광다이오드(OLED) 봉지, 투명전극 등 관련 소재 기술이 최근 빠르게 진화하고 있다.
플렉시블 디스플레이는 가볍고 곡면 구현이 가능해 웨어러블 디바이스에 적합한 디스플레이로 꼽힌다. 업계는 플렉시블 디스플레이가 이미 성숙기에 진입한 스마트 기기 시장에 다시 한번 모멘텀을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다.
이에 따라 지난해 처음 등장한 플렉시블 디스플레이 스마트폰이 혹평을 받았음에도 불구하고 관련 기술 개발은 오히려 탄력을 받고 있는 분위기다.
코닝은 플렉시블 스마트폰의 커버 유리로 사용할 수 있는 3D 커버 유리를 생산하기 위해 대만 유리 업체 GTOC와 손을 잡았다. 플렉시블 디스플레이 시장과 함께 곡면 강화 유리 수요도 증가한다고 판단했다. 종전에는 곡면 커버글라스를 구현하기 위해 식각 방식이 사용됐다. 강화 유리 자체에 굴곡이 있지만 깎아서 제작한 만큼 2.5D로 불렸다. 코닝은 GTOC와 함께 3D로 성형된 고릴라 글라스를 공급할 계획이다.
OLED의 발광 소재를 수분과 산소로부터 보호하는 봉지 소재 기술 역시 플렉시블 디스플레이의 대표적인 난제였다. OLED는 외부의 수분이 닿으면 ‘스스로 빛을 내는’성질을 완전히 잃어버리는 치명적인 단점이 있다. 일반 OLED 디스플레이는 글라스 봉지를 사용해 기판 유리와 밀봉하는 형태였지만 기판이 폴리이미드(PI)인 플렉시블에는 적용하기 힘들다. 삼성디스플레이는 무기물·유기물을 번갈아 쌓는 기술을 채택했다. 이 회사는 생산 시간을 줄일 수 있는 원자층 증착 기술을 이용한 장비도 도입해 연구 중이다.
발광체에 전자를 공급해주는 투명 전극 또한 디스플레이가 휘어질 때 함께 휘어지기 위해서는 기계적인 안정성이 있어야 한다. 지난해 나온 제품은 휘어진 각도가 크지 않아 인듐주석산화물(ITO)을 써도 문제가 없었다. 하지만 전자종이 만큼 휘어지기 위해서는 휘어지는 투명전극도 필수다. 고분자 투명전극, 탄소나노튜브, 산화물-금속-산화물 다층 투명전극 등이 유력한 기술로 개발되고 있다.
학계에서는 유리 위에 박막트랜지스터를 형성하고 나중에 유리를 떼어내는 과정이 없도록 아예 PI 위에 박막트랜지스터를 올릴 수 있는 방법도 연구 중이다. 업계 관계자는 “이제 웬만한 기능 정도로 시장을 만드는 데는 한계에 달했다”며 “웨어러블 기기 등 새로운 시장이 등장하기 위해서는 소재 기술의 중요성이 더욱 강조되고 있다”고 말했다.

삼성・LG, OLED 국산화 본격 시동
LG디스플레이·삼성디스플레이가 능동형(AM) 유기발광다이오드(OLED) 패널의 소재·부품·장비 등 후방 산업 국산화에 두 팔을 걷어붙였다.
최근 업계에 따르면 최근 LG디스플레이와 삼성디스플레이는 국산 소재부품 중심의 OLED 공급망관리(SCM)를 만들기 위해 다양한 전문업체들과 협력 관계를 강화하고 있다.
삼성디스플레이는 외산 기업에 독점 공급권을 주지 않겠다는 전략으로, 일부 소재를 제외하고는 국산 제품과 공급 체계를 이원화하고 있다. 현재 삼성디스플레이는 OLED 패널에 사용되는 주요 발광 소재를 50% 이상 국산화했다.
이 회사는 발광층 소재를 에스에프씨(SFC), 덕산하이메탈, 두산전자 등으로부터 공급받고 있다. 특히 형광 블루 호스트 소재의 경우 SFC가 1차 공급사다. 인광 레드 호스트와 인광 그린 호스트 소재는 덕산하이메탈과 두산전자가 2차 공급사다. 제일모직도 최근 인광 그린 호스트 공급을 시작했다.
OLED 공통층 소재 영역에서도 전자주입층·전자수송층(EIL·ETL) 소재는 다우케미켈과 LG화학이, 정공수송층·정공주입층(HTL·HIL) 소재는 덕산하이메탈이 각각 1차 협력사다. PIN 도판트는 노발레드가 독점 공급하고 있지만 제일모직이 인수했다. 이밖에 기판과 인캡슐레이션 부분에서도 국내 업체들과 비밀리에 개발을 진행하고 있다. 삼성디스플레이의 고위 관계자는 “OLED 시장에서는 과거 LCD와 같은 과오를 범하지 않기 위해 회사 차원에서 전략적으로 소재 국산화에 노력하고 있다”고 말했다.
LG디스플레이는 공통층 소재로 그동안 이데미쓰고산의 제품을 공급받아 왔다. 하지만 최근 LG화학이 납품하기 시작했고, 덕산하이메탈도 채택될 예정이다. PIN 도판트는 LG화학이 1차 공급사다. 다만 OLED 발광 소재 영역에선 삼성보다 국산화가 더디다. 주로 UDC, 머크, 미데미쓰 고산 등 외산 제품에 의존하고 있다.
하지만 LG디스플레이는 OLED 장비 국산화에 더욱 주력하고 있다. OLED 신기술 장비 공모제 등을 통해 중소 기업들과 공동 연구에 한창이다. 대표적인 성공 사례가 선익시스템의 OLED 증착 검사 장비다. 선익시스템이 제안한 장비는 OLED 공정 중에 검사를 동시에 수행할 수 있다. 종전에는 증착 과정에서 공정을 잠시 멈추고 유리기판을 꺼내 OLED 소재가 잘 증착됐는지 확인하고 다시 넣어 나머지 공정을 진행했다. 선익시스템은 LG디스플레이 패널 검사 장비 개발팀과 1년 정도 공동 개발해 최근 시제품을 출시했다. 연내 제품 양산에 적용하기 위해 막바지 수정 작업을 진행하고 있다.
업계 관계자는 “기술 선진국들이 LCD와 OLED 연구를 엇비슷한 시기에 진행했다가 대부분 LCD에만 집중하고 OLED 재료 연구는 뒷전으로 미루거나 포기한 사례가 많았다”며 “최근 국내 디스플레이 업체들이 후방 산업 국산화에 적극 나서면서 지금이 새로운 시장을 이끌 절호의 기회”라고 말했다.

LG화학, 일본에 특허기술 역수출
LG화학이 배터리 종주국인 일본에 독자 개발한 특허기술을 수출한다. LG화학은 최근 일본 전지재료 생산기업 우베막셀에 안전성강화분리막(SRS) 특허에 대해 유상 라이선스 계약을 체결했다고 지난달 18일 밝혔다.
우베막셀은 일본 우베그룹 자회사인 우베흥산과 히타치그룹의 히타치 막셀과의 합작사로 전기자동차용 배터리 분리막 코팅 분야 글로벌 기업이다.
LG화학은 이번 라이선스 계약 체결로 우베막셀과 배터리 핵심 소재 관련 전략적 협력 관계를 구축하는 것은 물론이고 특허 라이선스를 통한 수익도 창출할 수 있게 됐다. LG화학 SRS는 배터리 핵심 소재인 분리막 원단에 세라믹을 코팅해 열적, 기계적 강도를 높여 내부단락을 방지하는 기술로 리튬이온 이차전지 안전성을 높이는 데 기여한다. LG화학 관계자는 “특허 사용을 요청하는 업체에 대해 가능한 범위 내에서 특허를 개방하면서 배터리 분야 특허 기술 표준을 선도해 수익을 창출할 것”이라고 말했다.

포스하이알, 올해 매출 목표 270억원
지난달 11일 업계에 따르면 포스하이알(대표 조상호)은 올해 매출 목표를 270억원으로 잡았다. 목표 달성을 위해, 사파이어테크놀로지에 이어 DK아즈텍 등 10여 군데 국내 사파이어 잉곳업체와 제품 공급 협상을 진행 중이다.
사파이어테크놀로지는 작년 포스하이알의 알갱이 형태의 ‘그래늄’초도 제품 500㎏을 시범 공급받은 뒤, 고정 물량을 지속적으로 납품받고 있다. 다른 사파이어 잉곳 업체에도 공급 예정 중인 포스하이알은 관련 생산직 인력을 대거 충원했다.
작년 포스하이알은 전남 영암에 연간 2000톤 규모의 고순도 알루미나를 생산할 수 있는 공장을 준공, 가동에 들어갔다. 포스하이알의 제품은 최근 99.998% 이상의 순도로 품질을 향상시켰다. 보다 높은 순도의 알루미나를 생산하기 위해 포스하이알은 재료를 수산화알루미늄에서 알루미늄 메탈로 바꿨다.
현재 포스하이알은 형태에 따라 파우더·그래늄·펠렛 세 종류의 제품을 생산한다. 지금은 그래늄, 펠렛 타입의 제품이 가장 많이 선호되지만, 최근에는 이차전지와 스마트폰에 주로 사용되는 파우더 제품 수요가 늘어 생산을 확대하고 있다.

테노바 마이닝&미네랄즈, KCC에 전기아크로 공급
테노바 마이닝&미네랄즈(Tenova Mining & Minerals)는 지난달 26일 KCC 건설로부터 KCC의 미네랄울 생산공장 건설과 관련한 주요 설비계약을 수주했다고 발표했다. 이번 설비계약은 KCC 미네랄울 생산공장 이전 공사와 관련, 테노바 마이닝&미네랄즈의 전기아크로 2대를 공급하기로 했다. 이번 계약으로 KCC는 배기가스 배출을 줄이고, 효율은 높일 수 있게 되었다. 공사는 2016년 중반 마무리 될 예정이다.
테노바 파이로멧(TenovaPyromet, 테노바 마이닝&미네랄즈의 자회사)이 수년간 개발한 최신기술의 전기로를 공급해, KCC는 세계수준의 설비를 보유, 가동할 수 있게 된다. 특히 전극 장치는 다양한 실적을 통해 우수성이 입증돼, KCC는 기능과 성능 모두 우수한 장비를 확보하게 된다. 본 계약을 통해 테노바 파이로멧은 전기로 전체의 설계, 제작공급, 설치감독, 공정/장비보증과 동력장치 및 자동화시스템을 제공하게 된다.
테노바 파이로멧의 사장 Chris Oertel은 “본 수주는 테노바 파이로멧이 미네랄울 전기로에 대한 세계 최고의 공급업체라는 점을 뒷받침 하고 확인했으며, 테노바 파이로멧이 특수한 제련 프로젝트의 이상적인 파트너임을 설명해준다”며, “본 계약은 테노바 파이로멧의 공급 실적에서, 미국의 성공적인 공사에 이은 또 하나의 중요하고 자랑스러운 실적이다”고 말했다.
테노바 마이닝&미네랄즈는 이탈리아계 대기업 테노바 그룹(Tenova S.p.A)의 자회사로 전 세계 광산업계에 채광, 대량원료취급, 광물선광 및 공정분야에 혁신적인 기술솔루션과 전체공정 및 장비기술을 제공하는 통합솔루션 공급회사이다.

한화, 태양광 산업 흑자 전환
한화가 미래 성장동력으로 집중 투자하는 태양광 사업이 오랜 침체 끝에 제자리를 찾았다. 그동안 부진했던 자회사 실적이 개선됐고 수직 계열화 시너지도 확대되는 모습이다.
금융권은 올해 1분기 한화 태양광 사업이 흑자로 전환할 것으로 예상했다. 한국투자증권은 92억원 흑자전환을 전망했고 신한금융투자 150억원, 교보증권 100억원, 대우증권도 10억원의 영업이익을 예상했다. 한화가 태양광 사업에서 흑자를 기록한 것은 지난 2012년 2분기가 마지막이다.
한화 태양광 사업은 지난해 하반기 제자리를 찾기 시작했다. 일본·중국·미국 시장 급성장으로 제품 수요가 늘면서 공장 가동률은 90%를 넘어섰고 생산 원가 하락, 영업이익률 상승이라는 선순환 구조에 들어섰다. -6%에 머물던 지난해 한화 태양광 사업부분 평균 영업이익률은 올해 1분기 4%까지 상승했다.
한화큐셀은 실적 개선 선봉장 역할을 했다. 인수 당시 많은 우려가 따랐지만 지난해 3분기 태양광 계열사 가운데 가장 먼저 흑자 전환에 성공했다. 일본에서 지난해 단일 태양광 모듈 브랜드로는 가장 많은 520㎿를 판매했고 1분기에는 영국, 프랑스, 덴마크 등 유럽 신흥시장에서 ㎿급 사업을 연이어 수주했다. 인수 당시 분기당 평균 60㎿ 수준이던 태양전지 판매량은 지난해 1분기 173㎿를 넘어섰고 250㎿에 근접했다.
한화솔라원은 가격경쟁력 확보로 시장 점유율 확대에 나서고 있다. 모듈 생산원가를 2011년 W당 1.43달러에서 지난해 말 0.59달러까지 낮췄다. 올해 말 0.5달러대에 진입할 것으로 예상된다. 지난해 한화큐셀, 한화솔라원의 태양광 모듈 총 판매실적은 1800㎿에 달한다. 한화 전체 모듈 생산능력과 유사하다. 한화큐셀, 한화솔라원의 동반 실적 개선으로 외형 확대를 통해 규모의 경제를 달성한다는 한화 전략도 궤도에 올라서게 됐다.
한화는 2010년 한화솔라원 인수로 태양광 사업에 뛰어들었다. 이어 폴리실리콘 사업 진출했고 2012년 한화큐셀까지 인수했다. 한화케미칼이 폴리실리콘, 한화큐셀·한화솔라원이 잉곳·웨이퍼-전지·모듈-발전사업개발·건설(다운스트림)에 나서며 세계 3위권 태양광 기업으로 도약했다. 하지만 M&A 저주가 현실화되면서 사업 전 부문에서 손실이 눈덩이처럼 불어났다.
한화솔라원은 2010년 1945억원 영업이익을 냈지만 2011년 2038억원 적자전환했고 2012년과 지난해에도 각각 2130억원, 728억원의 적자를 기록했다. 한화큐셀도 지난해 312억원의 적자를 기록했다. 올해 생산을 시작한 폴리실리콘 사업도 당분간 적자가 예상된다. 하지만 한화는 사업 초기 예상 가능한 수준으로 여기고 있다. 최근 폴리실리콘 가격이 ㎏당 22달러를 넘어섰고 하반기 공급이 부족할 수 있다는 전망이 나오면서 시장에 조기 안착할 것으로 기대하고 있다. 업계 추정 한화케미칼 폴리실리콘 생산원가는 ㎏당 20달러 수준이다. 여기에 다운스트림사업 확대로 자사 폴리실리콘·태양전지·모듈 공급비중을 높이고 제품 수급도 안정적으로 조절할 수 있게 됐다.

재료연, 태양전지 효율성 미리 확인할 수 있어
재료연구소가 유기태양전지용 나노소재의 효율성을 미리 확인할 수 있는 측정법을 개발했다. 재료연구소 표면기술연구본부 임동찬 선임연구원과 울산대 조신욱 교수, 성균관대 김영독 교수가 참여한 공동연구팀은 유기태양전지 완성 전, 적용 소재 단위 영역의 광전 반응 특성 등 효율을 분석할 수 있는 새로운 측정법을 찾아냈다. 광전 반응은 빛으로 전기에너지를 만드는 것으로, 광전 변환 특성이 우수할수록 유기태양전지 전체 효율이 높다는 것을 의미한다. 이번 연구의 성과는 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트’에 게재됐다.
유기태양전지는 풀러렌 유도체, 전도성 고분자, 금속산화물 등 다양한 나노소재를 혼합하거나 층층으로 쌓아 만들 수 있다. 연구팀의 측정법은 전지 소자를 완성하기 전, 나노소재 단위에서 미세 영역에 대한 분석만으로 소자 효율을 예측할 수 있다. 전하의 흐름을 이미지로 표현할 수 있어 타 연구 분야에 활용도 가능하다. 연구팀은 유기태양전지의 효율을 높이고 측정법의 타 분야 적용을 앞당기기 위해 관련 연구를 지속적으로 펼쳐나갈 계획이다.
임동찬 박사는 “나노소재 고유 특성뿐만 아니라 다른 소재와 결합 때 나타날 수 있는 새로운 특성을 미리 파악하는 것은 중요한 연구 정보가 된다”며 “이 기술은 개별 나노소재가 전지 효율에 미치는 영향을 실시간으로 조사할 수 있다는 점에서 유기태양전지 품질 관리는 물론이고 나노소재 기초 및 응용연구에 파급효과가 클 것”이라고 말했다.

그래핀, 인체와 환경에 악영향
꿈의 신소재로 불리는 그래핀이 인체와 자연에 악영향을 미칠 수 있다는 연구결과가 나왔다. 지난달 6일 기가옴에 따르면 UC리버사이드대와 브라운대는 그래핀이 하천과 인체에 부정적 영향을 미친다는 연구 논문을 발표했다.
UC리버사이드대는 그래핀 산화물 나노입자가 호수 또는 하천을 통해 매우 빠르게 이동해 환경에 부정적 영향을 미친다고 밝혔다. UC리버사이드대는 그래핀 산화물 나노입자가 지하수와 지표수 여부에 따라 이동속도와 분해도가 다르다고 강조했다. 지표수에서는 그래핀 산화물은 매우 빠르게 이동하고, 분해되지 않았다. 이 때문에 물 속 생물들이 죽을 수 있다. 반면 지하수에서는 그래핀 산화물은 침전되거나 분해됐다. 이러한 차이는 지표수의 경우 더 많은 유기물과 더 낮은 경도를 가져 나노입자가 안정적으로 더 멀리 이동하기 때문이다.
논문의 공동저자인 제이콥 랜피어는 “지금 이 상황은 30년 전 화학물질과 약물들이 개발됐을 때와 같다”며 “그래핀 산화물이 땅이나 물로 들어갔을때 어떤 일이 벌어질지 모르기 때문에 그래핀 유해성에 대한 대책이 필요하다”고 말했다.
브라운대 연구결과는 그래핀이 인체에 미치는 영향에 초점을 맞췄다. 삐쭉삐쭉한 그래핀이 세포를 뚫으면 신체는 제 기능을 못할 수도 있다고 경고했다. 나노물질인 그래핀은 인체 폐조직과 혈관 속에 쉽게 들어갈 수 있어 신체 기능에 손상을 입힐 수 있다. 현재 전자업계에서 가장 많이 쓰이는 물질인 실리콘은 인체에 이렇게 유해하지 않다고 덧붙였다.

KCC, 초고온 보온단열재 상용화 기술 개발
KCC는 지난달 21일 1200℃ 고온에서 견딜 수 있는 무기 보온단열재 “세라크울 뉴바이오 알파-1200”을 국내 기술로는 처음 개발·출시한다고 밝혔다. 세라크울은 초고온(1000도 내외) 환경에서 사용하는 특수 단열재다. 주로 석유화학·유리·철강·조선 등 산업현장에서 사용된다. 용해로 등 고열 환경에서 높은 단열 효과로 연료 효율성을 높이고 작업자들의 안전까지 보장하는 중요한 보온 단열재다. 기존 일반 무기 단열재의 내성 온도는 350~650℃ 수준이다.
뉴 바이오 세라크울은 AES조성을 기본으로 원료를 혼합해 고온 환경에서도 내성이 강하다. 열전도율을 낮추는 비섬유화 알갱이를 최소화시키는 것이 기술력인데 KCC는 원자재 배합비의 최적화, 생산공정 개선을 통해 이를 최소화했다.
세라크울 뉴바이오 알파-1200은 기존 1100℃에서도 견딜 수 있는 일반 세라크울과도 차별화된다. 최고 1200℃ 고온에서도 견디면서도 밀도가 낮고 두께도 얇다. 무게 또한 20~30% 저감시켜 시공성이 우수해 작업시간을 줄일 수 있다. 체내 용해성이 뛰어난 생체분해성 세라믹 파이버를 적용함으로써 인체에 흡입되더라도 신속히 체내에서 용해, 배출돼 친환경적이다.
섬유 인체 안전성을 평가하는 EU 섬유규제위원회 기준, 유럽 동물시험 기준, 독일의 인체 용해성 시험 기준을 통과해 최상의 안전성을 인정받았다. KCC관계자는 “KCC는 기존 그라스울과 미네랄울 등 무기 단열재를 생산한 데 이어 초고온용 세라크울까지 개발함으로써 다양한 온도 범위에 적용할 수 있는 모든 무기 단열재 제품 라인업을 갖추게 됐다”며 “무기단열재 선도 업체로써 입지를 더욱 확고히 할 것”이라고 말했다.

주성엔지니어링, 美에 STD 공급
주성엔지니어링(대표 황철주)은 시공간 분할 플라즈마 화학증착장비(STD)를 미국 반도체 연구기관에 공급한다고 지난달 21일 밝혔다.
STD는 공간뿐 아니라 시간 분할을 처리할 수 있는 반도체 증착 장비다. 화학증착(CVD)·원자층증착(ALD) 외 질화(Nitridation)·산화(Oxidation)·도핑(Doping)과 금속(Metal)전극 증착 기능까지 갖췄다.
차세대 반도체 공정 효율성을 극대화하기 위해 단차피복성(Step Coverage) 및 막질이 우수한 물질을 새롭게 개발하는 등 기존 증착장비의 한계를 극복한 제품이다. 최대 10개까지 싱글 챔버를 통합할 수 있도록 제작돼 단위 시간당 생산량을 극대화할 수 있다. 차세대 반도체 공정이 필요로 하는 증착·식각·세정 등 주요 프로세스 통합에도 최적화됐다.
주성엔지니어링 관계자는 “차세대 장비 미국 시장 공급은 상당한 기회가 될 것”이라며 “이번 계약이 본격적인 장비 수주로 이어질 수 있도록 노력할 것”이라고 말했다.

정부, 2014년도 주택용 태양광 대여사업 확정
정부가 태양광 시장 활성화를 위해 태양광 대여 설치 가구 대상을 550㎾h에서 350㎾h 이상으로 확대한다. 대여사업자를 위한 전력 매매 가격도 기존 1㎾h당 128원에서 216원으로 두 배가량 인상한다.
산업통상자원부는 이 같은 내용을 골자로 한 ‘2014년도 주택용 태양광 대여사업’을 확정했다고 밝혔다.
태양광 대여사업은 사업자가 소비자 주택에 3㎾ 규모 태양광 설비를 설치해 주고 대여료와 이곳에서 발생하는 신재생에너지 발전 실적(REP)으로 수익을 창출하는 게 골자다. 한 달 전기요금이 10만원가량 나오던 주택에 태양광 설비를 설치해 전기요금을 2만원으로 줄이고 7만원은 대여료로 지급해 소비자 편익을 거두는 식이다.
소비자는 설치비 등 초기 투자비 부담 없이 태양광 설비를 이용해 전기요금을 절약할 수 있다. 주택 거주자의 설비 도입 장벽을 낮춰 태양광 시장을 확대하자는 취지다. 대상 가구는 월 평균 전력사용량 350㎾h 이상인 단독주택으로 7년 약정 태양광 설비를 사용할 수 있다. 대여료는 사업자와 협의해 월 최고 7만원 아래에서 결정한다. 7년 이후에는 소비자 희망 시 계약기간을 연장할 수 있고, 연장기간의 대여료 상한은 월 3만5000원이다.
대여사업자는 약정기간 동안 소비자에게서 받는 대여료와 발전량에 따른 신재생 인증 포인트(REP)를 판매해 수익을 거둘 수 있다. REP는 신재생에너지 공급인증서(REC)와 유사한 개념으로 신재생에너지 발전 의무가 있는 발전소에 매매할 수 있다. 매매가격은 1㎾h당 216원이다.
산업부는 월평균 450㎾h의 전력을 사용하던 가구가 태양광 설비를 대여하면 7년까지는 월평균 2만1000원, 8~15년까지는 월 5만6000원의 수익이 가능할 것으로 보고 있다. 장근무 신재생에너지 팀장은 “본사업은 시범사업과 비교해 사업대상을 넓히고 대여료를 낮추 등 소비자와 사업자의 수익을 개선했다”며 “태양광 주택시장의 활성화로 관련 산업도 성장할 것”으로 기대했다.

UV LED, 광출력 개선과
가격경쟁력 확보 필요
주요 발광다이오드(LED) 칩 업체들이 자외선(UV) LED 시장 개척에 적극 나서고 있는 가운데 광출력과 비용이 핵심 과제로 떠올랐다. 광출력이 개선되고, 가격이 낮아지면 UV LED가 보다 빠르게 확산될 수 있을 것으로 보인다.
지난달 21일 업계에 따르면 LG이노텍과 서울반도체의 자회사 서울바이오시스 등 UV LED 모듈 생산업체는 최근 광출력을 높이는 데 주력하고 있다. 가격 인하에 앞서 우선 광출력 개선에 보다 적극적이다.
기존 LED 조명의 광효율은 매년 획기적으로 개선돼 130lm/W 수준으로 높아졌지만 UV LED는 아직 초기 시장 단계라 효율이 크게 개선되지 않았다. 현재 LG이노텍과 서울바이오시스는 500밀리암페어(㎃)의 전류를 공급했을 때 광출력이 560~700밀리와트(㎽) 수준이다. 업계는 현 광출력 수준을 30% 이상 개선하는 것을 목표로 하고 있다.
광출력을 높이기 위해서는 우선 높은 품질의 알루미늄 갈륨 나이트라이드(AlGaN) 층을 웨이퍼 상에 균일하게 성장시켜야 한다. 이에 따라 업체들은 LED 공정의 필수장비 중 하나인 유기화학금속증착장비(MOCVD)의 기술력을 높이는 데 집중하고 있다.
패키징 과정에서도 연구개발이 활발하게 전개되고 있다. UV LED에서 발광하는 빛이 실리콘폴리머 봉지재에 많이 흡수된다. 별도의 봉지재를 사용하지 않고 UV용 렌즈를 사용하는 방안 등이 적극 검토되고 있다. 또 더 많은 빛 반사를 일으키기 위해서 봉지재 소재 자체를 바꾸거나 패키지 설계 구조를 변경하는 시도도 함께 이뤄지고 있다.
LG이노텍은 칩 설계 구조를 바꿔 광출력을 높인 대표적인 사례다. LG이노텍은 UV LED의 광출력 한계를 극복하기 위해 ‘수직형 LED 칩 설계’기술을 적용해, 빛 방출을 방해하던 GaN층의 두께를 최소화했다.
UV LED는 독성 물질이 없는 친환경제품으로, 파장대에 따라 의료용 장비, 가전제품 등 다양한 용도로 사용된다. 성장 잠재력이 높지만 기존 자외선 램프 시장에서 아직 1%의 비중도 차지하지 못하고 있는 실정이다.
업계 관계자는 “UV LED는 많은 장점에도 불구하고 시장 침투율이 더디다”며 “광출력 개선과 함께 가격경쟁력을 확보가 시장 선점을 위한 핵심 요소”라고 말했다.

KAIST 연구진, 햇빛서도 잘 보이는 디스플레이 원천기술 개발
김신현 KAIST 생명화학공학과 교수 연구팀은 빛 아래서도 선명하게 볼 수 있어 차세대 광학소재로 주목받는 광결정을 이용해 반도체 소자용 미세패턴 기술을 구현하는 데 성공했다고 지난달 7일 밝혔다.
이 기술개발 결과는 지난해 고인이 된 양승만 KAIST 교수와 공동으로 재료분야 국제학술지 ‘어드밴스트 머터리얼스’최신호에 실렸다.
연구진은 이 광결정 미세패턴 구현에는 오팔 보석의 규칙적인 나노구조를 모방했다. 자외선에 의해 광경화가 일어나는 물질 위에 유리구슬을 오팔보석과 동일한 나노 구조로 배열하고, 이를 고분자 물질 내부로 침투시켰다. 이어 자외선을 미세영역에 선택적으로 노출시킨 다음 나머지 영역을 현상해 내는 광식각 공정을 이용, 광결정을 미세패턴으로 구현했다.
연구진은 오팔의 구조를 모방한 이유에 대해 “본래 오팔은 색소가 없지만 특정 파장의 빛을 반사시키는 성질이 있는 광결정 물질”이라며 “하지만 오팔은 인공제조 효율이 떨어지는데다 형성된 구조의 기계적 안정성이 낮아 상용화에 걸림돌로 작용해 왔다”고 말했다.
오팔은 특정 파장의 빛 반사 성질 때문에 햇빛에서도 선명하게 보이는데다 별도의 광원이 필요없기 때문에 한 번 충전으로 수일 이상 사용도 가능한 장점이 있다.
김신현 교수는 “5~6년 뒤면 전력소모가 매우 낮은 차세대 반사형 컬러 디스플레이 소자를 구성하는 핵심 광학소재로 사용될 수 있을 것”이라며 “지난해 불의의 의료 사고로 고인이 된 양승만 교수에 이 연구결과를 헌정한다”고 밝혔다.
한편 이 연구는 미래창조과학부에서 지원하는 창의적연구진흥사업의 일환으로 KAIST 광자유체집적소자 연구단에서 진행했다.

정부, 월 10톤 규모 ’산화그래핀’제조 공정 개발 나서
기술 선진국 중심으로 차세대 신소재 ‘그래핀’연구개발이 한창인 가운데 정부가 올해 월 10톤 규모 ‘산화그래핀(graphene oxide)’제조 공정 기술 개발에 나선다. 이를 계기로 향후 월 100톤 규모 상용화 공정 기반도 마련할 계획이다.
우리나라는 그래핀 원천 기술력은 앞섰지만 상용화 기술력은 뒤처져 있다. 이번 사업이 성공한다면 그래핀 관련 글로벌 기술 경쟁에서 우위 확보는 물론 상용화도 크게 앞당길 전망이다.
지난달 14일 한국에너지기술평가원에 따르면 최근 ‘고효율 연속식’산화그래핀 제조공정 기술 개발 사업의 주관사로 국내 소재업체 솔브레인이 선정돼 현장 심사만을 남겨두고 있다. 최종 주관사로 확정되면 내달부터 관련 사업이 시작된다.
이번 연구과제는 기획 단계부터 업계 초미의 관심사였다. 60억원이 넘는 사업이라는 점과 국내 첫 월 10톤 규모 그래핀 생산 기술 개발이라는 점 때문이었다.
우리나라는 그래핀 상용화 부분에서 기술 경쟁력이 낮다. 최근 학계와 업계가 상용 가능한 그래핀 합성기술을 개발했지만 주로 화학기상증착법(CVD) 방식과 흑연의 화학적 박리 방식에 집중됐다. 5~20리터 수준의 소량 생산만 하는 실정이다.
정부가 대규모 산화그래핀 생산 공정 기술 개발에 나선 배경은 크게 두 가지다. 높은 가격과 대량의 부산물 처리 문제 때문이다. 현재 산화그래핀은 1㎏당 최대 수억원에 이를 정도로 고가다. 상용화를 위해선 1㎏당 수십만원대 수준으로 낮아져야 한다는 게 업계 전문가들의 판단이다.
또 지금까지의 산화그래핀 합성 방법은 회분식 반응기에 많은 양의 산과 강력한 산화제를 그라파이트와 혼합해 산화그래핀을 생성했다. 이 방식은 반응 시간이 매우 길어 산화그래핀 생산 규모에 많은 제약이 있을 뿐 아니라 합성 후 폐산액과 폐산화제가 부산물로 생성돼 처리 비용이 만만치 않다. 산화그래핀 1톤을 생산하기 위해 91톤의 독성 부산물을 발생시킨다.
정부는 산화그래핀 합성 기술의 한계를 돌파하고자 기존 배치(batch)식 합성 공정이 아닌 ‘고효율 연속식’산화그래핀 합성 공정 개발에 나섰다. 기존 공정에 비해 반응 시간이 짧고, 반응에 필요한 강산의 양과 순도도 크게 낮출 수 있기 때문이다. 정부는 월 생산규모 10톤, 합성시간 12시간 이하, 에너지 저감률 30% 이상을 목표로 하고 있다. 이를 통해 산화그래핀의 가격 경쟁력도 확보한다는 방침이다. 솔브레인은 폐산액을 재생시켜 다시 회수할 수 있는 기술력을 갖춘 업체로는 국내에서 유일하다. 솔브레인은 그동안 독자적으로 그래핀 합성 연구도 해왔다.
이영관 성균관대학교 화학공학과 교수는 “그래핀 양산의 핵심은 산화제를 최대한 적게 사용하면서 고품질의 그래핀을 제조해야 한다는 것”이라며 “연속식 합성 기술은 산화제량을 낮춰 생산 비용을 절감할 수 있어 대량 생산에 적합하다”고 설명했다.
업계 관계자는 “이번 연구 개발로 상용화 기술을 확보하면 우리나라가 단숨에 세계 2위 산화그래핀 생산국으로 등극할 수 있다”고 기대했다.

한국유리공업, 1분기 흑자 전환
한국유리공업은 지난달 21일 지난 1분기 영업이익 44억4000만원, 당기 순이익 27억원을 각각 기록했다고 밝혔다. 매출은 783억5000만원으로 전년 동기 대비 5%가량 성장했다. 회사는 1분기 대형 건축물 수주와 이용성 대표가 취임하면서 체질 개선을 이뤄낸 결과 8분기만에 흑자로 전환할 수 있었다고 분석했다. 한국유리공업 관계자는 “기존 기능성 유리 시장뿐 아니라 고부가가치 신규 시장 개척에 주력하고 있다”고 말했다.