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

등록일 2015.04.08

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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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