[해설] 혁신적 신소재CNT,․미래 시장 선점한다
[해설] 혁신적 신소재CNT,․미래 시장 선점한다
  • 최일관 기자
  • apple@energydaily.co.kr
  • 승인 2013.05.14 20:44
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산업부, 수요-공급기업간 협력 네트워크 구축 사업화 촉진

CNT는 탁월한 물성을 바탕으로 반도체, 디스플레이, 화학, 자동차, 철강 등 다양한 산업분야에 응용․적용됨으로써 기존 산업․제품의 경쟁력 및 부가가치를 획기적으로 향상시킬 것으로 기대되고 있다.

또한 CNT와 기존 소재(플라스틱, 금속 등)를 복합해 만들 경우, 기존 소재만큼 가벼우면서도 고강도와 전도성을 구현하는 등 기존 제품의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 신소재․신제품 창출이 가능하다는 게 정부의 설명이다.

CNT는 현재 리튬 이차전지의 전극보조제로 사용되고 있으며, 향후 급격한 시장 확대가 예상되는 모바일기기, 전기자동차의 슈퍼커패시터, 연료전지 등에 적용돼 활발한 상용화가 이루어질 전망이다.

CNT의 우수한 발열 특성으로 선발열 대비 열손실이 적은 면발열체 제조를 위한 연구개발이 진행 중이며, 프린터의 잉크 건조나 카시트, 히터가 쓰이는 모든 가전제품에 응용·적용이 이루어질 것으로 예측되고 있다.

이처럼 CNT가 우수한 특성을 지닌 대표적인 나노소재로 주목받고 있으나, 현재까지 괄목할만한 시장성장이 이뤄지지 않은 상황이다. 정부도 다양한 응용분야에 활용을 목표로 지난 10여년간 약 1400억원의 연구개발비를 투자했으나 투자 대비 성과는 다소 미약했다는 자평이다.

그러나 최근 가격하락, 적용분야 확대 등으로 인해 CNT의 적용 및 상용화가 활발해지고 있는 만큼 이를 가속화하기 위한 촉진 대책 마련이 필요하다는 게 산업부의 판단이다.

전세계 시장 ‘23년 50배 성장 전망

산업부에 따르면 전세계 CNT 시장은 약 5억달러 규모(설비규모는 2500톤 이상)로 추산되며, 2020년 약 80억달러로 증가할 것으로 전망되고 있다.
 
CNT 산업의 Value Chain은 원소재(MWCNT, SWCNT), 중간재(복합소재 등), 최종제품(모듈, 완제품)으로 구성되며, CNT 시장규모는 원소재 및 중간재까지를 포함된다.

특히 전자부품용 CNT 시장은 2013년 기준으로 전체의 10%인 5000만달러 수준이나, 2023년에는 28억달러 규모로 50배 이상 성장이 전망되고 있다. 국내 CNT 생산설비는 200톤 규모이며, 시장규모는 100억원 이하로 추정된다.

CNT 소재의 적용분야는 복합소재(70%), 전기전자(10%), 에너지(9%), 기타(11%) 등에 사용되는 것으로 추정된다. 현재 대전방지용 등 플라스틱 복합재가 시장을 주도하는 가운데, 차량용 내외장재 및 전자부품포장재 분야 등에서 적용이 확대되고 있으며, 향후 박막형 복합소재 및 방열/발열용 도료시장이 급속히 성장할 전망이다.

소재별로는 SWCNT(Single-Wall CNT)에 비해 대량생산이 용이한 MWCNT(Multi-Wall CNT)를 적용한 제품들의 시장진입이 활발할 것으로 예측되고 있다.

MWCNT는 글로벌 기업의 본격 양산에 따른 경쟁 심화로 가격이 $50/kg 수준(2년전 대비 50% 이하)으로 하락했으며, 전세계 생산량은 연 2000톤 이상이다.

하지만 이분야는 화학업종 기반의 대기업 중심으로 양산화 진행중이며, 글로벌 경쟁이 격화되고 있다. 특히 MWCNT의 시장가격 하락에 따라 2차전지, ESD/EMI용 복합소재, 나노복합섬유 분야 등에서 시장이 활성화되고 있다.

반면 SWCNT는 현재 가격이 $200~300/g 수준이지만 CNT 투명전극의 수요 급증 시 상용화 가능한 가격 수준인 $50/g 이하로 떨어질 전망이다.

SWCNT의 경우 주로 전기방전법에 의해 생산되며, 고전도성을 요구하는 투명전극, 반도체, 센서 등의 분야에 주로 적용된다. 이분야는 주로 중소․중견기업에서 제조․공급하고 있으며 아직 시장 경쟁이 심하지 않다.
CNT 사업화 촉진 방안

산업부는 CNT수요기업의 기술․제품 개발방향을 공유하고, 수요-공급기업간 협력 네트워크를 구축해 사업화를 촉진한다는 복안이다.

정부는 우선 이미 개발된 원천․핵심기술을 기반으로 나노융합 2020 사업을 통해 IT․ET 분야 CNT 상용화 과제 지원을 추진하는 등 제품지향적 상용화 R&BD 지원을 추진할 계획이다.

CNT 소재 물성향상을 위한 기술개발 및 양산성, 공정효율 개선 등을 위한 제조․공정 기술개발도 지원된다. 예를 들어 CNT와 그래핀의 장단점을 상호 보완한 CNT-그래핀 하이브리드 소재기술개발 등이다.

CNT 기술 인벤토리도 구축된다. 국내 산학연이 보유한 CNT 관련 기술 및 성과를 분야별로 인벤토리화해 수요기업에 제공하고, 핵심 공백기술은 R&D 과제기획에 반영한다.

CNT 기업 협의체를 구성․운영하는 등 기업간 네트워킹 및 협력도 강화한다.

우선 CNT 원소재 및 중간재 제조기업을 중심으로 ‘CNT 기업 협의체’를 구성․운영하고 정보교류, 공동과제 발굴 등 협력 확대를 추진한다. 독일의 경우 지난 2008년 CNT 관련 90여개 산학연으로 연구협의체(Inno.CNT)를 구성하고, CNT 연구개발에 교육연구부와 협의체가 공동 분담해 9000만유로를 투입할 예정이다.

정부는 또 정기적으로 기술세미나, 포럼 등을 개최하는 한편, 수요기업 초청 세미나 등을 통해 수요기업의 니즈와 제품개발 방향을 파악할 방침이다.

나노조합에서 추진중인 ‘나노융합기업 T2B 촉진사업’을 활용해 CNT 기업과 수요기업과의 네트워킹 및 협력 기회 확대도 추진한다.

CNT 응용분야별로 Value chain 상 수요-공급기업 간 1:1 매칭, 혹은 1:多 거래 상담회를 개최해 실질적 비즈니스 성사도 지원할 방침이다.

아울러 중소 CNT 기업을 대상으로 수요기업에서 요구하는 시험제품 제작 및 성능평가를 지원하고, 나노인프라기관 보유장비를 활용해 CNT 제품화 기술개발 및 CNT 적용 제품의 시험, 분석 지원도 강화한다.

또 기술이전전담조직(TLO) 및 지식재산전문회사 등을 활용, 기존 정부투자를 통해 확보된 우수 공공연구성과의 기술이전 및 사업화를 촉진한다.

자본력이 부족한 유망 중소 CNT 기업 지원을 위해 벤쳐캐피탈, 나노전용펀드 조성, IR 행사 개최 등 민간 투자 활성화를 유도한다.

수출 잠재력이 큰 나노기업을 대상으로 해외 투자유치 로드쇼, 해외 전시회 참가 지원 등 해외 마케팅도 지원한다.

CNT 소재․제품 안전・신뢰성 확보 지원

CNT 등 나노소재‧제품의 안전성을 확보하고, 선진국 등의 규제 대응 및 국내 기업의 세계시장 진출을 위해 안전성 평가․인증 체계도 마련한다.

이와 관련 정부는 현재 CNT, 은나노, TiO2 등 널리 사용되는 나노소재에 대한 안전성 측정․평가방법 개발을 위한 R&D 및 시범사업을 추진 중이다.

또 CNT를 포함, 나노제품의 안전성 평가․인증, 기업지원, 국제표준화 등을 위한 나노제품 안전성 센터 구축․운영을 추진한다. 현재 국제표준화기구(ISO) 나노기술위원회(TC229)의 나노안전성 분야 국제표준 3종을 한국이 제안한바 있다.

ISO, IEC 등에서 추진중인 CNT 소재의 국제 표준화 작업에 주도적으로 참여하고, 관련 동향을 기업에 전파할 방침이다.

현재 ISO/TC229에서 SWCNT의 특성측정 및 순도평가 방법에 대한 표준화가 중점 추진중이며, 특히 MWCNT는 초기단계로 우리나라에서 주도 중이다. 국제기구의 표준화 동향을 모니터링하며 KS 등 국내 표준(규격)화도 병행 추진한다.

이와 함께 이달 중 유망 중소 나노(CNT) 기업 IR 로드쇼를 열고, 내달에는 출연연 등 공공분야에서 보유한 CNT 관련 우수 기술 이전 설명회를 개최할 계획이다.

오는 7월 열릴 예정인 나노코리아 2013(7.10~12)의 부대행사로 CNT 제품거래 상담회 개최도 추진된다.
‘CNT 기업 협의체’를 8월 경 구성, 하반기에는 협의체를 통해 상용화 R&D 과제를 발굴하고 나노융합2020사업, 산업원천기술개발사업 등에 수요 제안 후 과제화를 추진할 계획이다.

이를 통해 기존 소재분야에서의 열세 및 대외의존도를 줄이고, 급증하는 신소재 시장을 선점하겠다는 계획이다.