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기술정보 링크 꿈의 나노소재 '그래핀', 민‧관 합동으로 세계 시장 선점한다

산업통상자원부(장관 윤상직)‧미래창조과학부(장관 최양희)은 경제혁신 3개년 계획의 핵심 과제인 '미래대비' 투자를 위해 「그래핀 사업화 촉진 기술 로드맵」을 공동으로 마련하고, 제8회 국과과학기술심의회 의결('15.04.06)을 거쳐 확정‧발표했다.

우리나라는 그래핀에 10여년 이상의 연구투자로 세계 최고수준의 기술력(세계 1위~2위)과 충분한 수요기반(휴대폰‧디스플레이‧이차전지 등)을 확보하고 있어, 우리나라 주도의 새로운 시장 창출이 가능한 분야로 보고 있다.

□ 산업통상자원부(장관 윤상직)‧미래창조과학부(장관 최양희)은 경제혁신 3개년 계획의 핵심 과제인 ‘미래대비’ 투자를 위해 「그래핀 사업화 촉진 기술 로드맵」을 공동으로 마련하고, 제8회 국과과학기술심의회 의결(’15.04.06)을 거쳐 확정‧발표했다.
 ㅇ 이는 지난 3. 24. 산업부와 미래부가 공동으로 발표한 「19대 미래성장동력-산업엔진 종합실천계획」을 뒷받침해 우리나라를 미래소재 기술 4대 강국과 소재산업 선도국으로 도약시키기 위해 수립했다.

□ 우리나라는 그래핀에 10여년 이상의 연구투자로 세계 최고수준의 기술력(세계 1위~2위)과 충분한 수요기반(휴대폰‧디스플레이‧이차전지 등)을 확보하고 있어, 우리나라 주도의 새로운 시장 창출이 가능한 분야로 보고 있다.
    * 그래핀은 탄소원자들이 6각형 벌집구조로 배열된 2차원구조의 원자막으로, 전류수송(구리의 100만배), 강도(강철의 200배) 투명도(98%) 등의 물성이 우수한 소재
 ㅇ 그러나, 고품질의 그래핀을 저가격·연속적으로 양산하는 기술은 아직 개발되지 않아, 그래핀 응용제품의 상용화까지는 기술적 어려움이 있다. 또한, 저품질 그래핀을 응용한 인쇄전자용 잉크의 시장이 형성되는 등 그래핀 응용제품의 시장형성 가시화에 따른 대응이 필요한 상황이다.
 ㅇ 원소재 생산기술을 확보하지 못한 상황에서 플렉서블(flexible) 디스플레이, 차세대 배터리 등 미래시장이 형성될 경우, 기존 반도체, 디스플레이와 같이 응용제품은 세계 1위이나 핵심 소재를 외국에 의존하는 상황이 반복될 수 있어서 전주기 통합·연계전략이 필요하다.

□ 이에 산업부와 미래부는 상용화의 걸림돌을 해소하기 위해, 지난해 8월부터 전문가 의견수렴을 거쳐, 원소재 생산, 측정·규격화, 응용제품의 전주기 통합·연계 연구개발(R&D)지원을 주요내용으로 하는 「그래핀 사업화 촉진 기술 로드맵」을 수립했다.
 ㅇ 첫째, 그래핀 원소재 공급체계 구축이다. 고품질 그래핀 원소재를 경제성 있는 비용으로 양산할 수 있는 핵심기술 확보를 위해, 최종 수요기업 또는 잠재적 수요기업 협의체가 세부목표를 설정하고 사업화를 위해 필요한 세부 기술군 단위로 산·학·연 통합형 기술개발을 추진하기로 했다.
   - 저렴한 비용으로 대량 생산이 가능할 수 있어 인쇄전자용 잉크, 고강도·경량 복합재료, 전자파 차폐 등에 응용이 가능한 플레이크*의 경우 고품질 그래핀 원소재 제조 및 중간재(잉크·페이스트) 제조기술 확보를 지원한다.
    * 흑연 결정으로부터 직접 박리하는 방법으로 생산되며, 국내 특허 수는 세계 2위임 
   - 전기적 특성이 우수하여 투명전극, 플렉시블 디스플레이, 에너지용 전극 소재 등에 응용이 가능한 CVD 그래핀**의 경우, 무결함(no defects) 대면적(大面積) 합성 기술 확보를 지원한다.
    ** Chemical Vapor Deposition(탄소를 가스화하여 금속 표면에 증착), 국내 특허 수는 세계 1위임
 ㅇ 둘째, 그래핀 소재의 신뢰성 확보이다. 그래핀 소재의 품질 문제를 해결하기 위해 규격화 및 실시간 측정기술 개발을 지원할 계획이다.
   - 나노미터 수준의 크기를 갖는 그래핀은 약간의 크기‧두께 변화에 의해서도 물질특성이 크게 변화하므로 상용화를 위해서는 응용소재별 규격 설정 및 신뢰성 평가기술 개발과 품질관리를 위한 측정기술 개발을 추진한다.
     ※ (플레이크) 물성의 대량 신뢰성 평가기술, (CVD 그래핀) 비파괴 실시간 품질평가 기술 등
 ㅇ 셋째, 그래핀 응용제품의 전략적 상용화이다. 국내 기술수준과 시장성장 가능성이 높은 6대 응용제품*을 선정하여 조기상용화를 지원할 계획이다.

    * ①복합소재(전자파차폐용필름, 고내식강판용코팅제, 고기능성배리어복합필름), ②디스플레이(터치패널용필름, OLED패널용필름), ③에너지(슈퍼커패시터전극)
  - 원소재 생산에서 사업화까지 전주기에 걸친 산학연 컨소시엄을 구성하여, 요소기술별 역할분담을 통한 통합적 기술개발로 사업화 기간을 단축하고 성공률을 제고하는 한편, 최종 수요기업*을 참여시켜서 신소재 제품 개발에 가장 큰 위험 요소인 판로 확보 문제를 해소하고 원소재 양산체제 구축을 위한 제품적용 테스트를 병행할 계획이다.
    * LG디스플레이(OLED 패널), 동현전자·비에이치(전자파차폐 필름), 포스코(고내식 강판) 등 

□ 동 로드맵에 따라 민관이 협력*하여 그래핀 기술개발 및 사업화를 추진할 계획이며, 2020년까지 그래핀 핵심기술 85개를 확보할 수 있을 것으로 기대한다. 이에 따라 그래핀 원소재의 품질 및 경제성이 확보된다면 수입에 의존하고 있는 휴대폰, 디스플레이 등의 핵심 부품소재(ITO** 등)를 대체하고, 그래핀 시장 선점 및 산업 생태계 주도권 확보에 있어 유리한 고지에 오를 수 있을 것으로 보인다.
     * 정부(산업부, 미래부)‧과제 참여기관‧수요기업이 참여하는 ‘수요반영위원회’를 과제 구성단계부터 운영하고, 과제를 산학연 컨소시엄을 구성하여 추진
     ** ITO필름은 터치패널, 디스플레이 등의 핵심 부품으로 일본이 원천기술을 보유하고 전 세계에 독점 공급 중
 o 경제적 측면에서는 2017년 전자파차폐 코팅제 분야에서 첫 매출 발생을 목표로 하고 있으며, 디스플레이, 에너지 전극 등에 활용할 수 있는 세계시장 선도형 일등 제품을 개발이 이루어짐으로써 2025년 매출 19조원, 약 5.2만 명의 고용 창출이 가능할 것으로 기대된다.


붙임. 그래핀의 개념 및 응용제품 시장기회
별첨. 「그래핀 사업화 촉진 기술 로드맵」

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