▲ 나노솔루션의 SWCNT 분산액과 이를 FE-SEM으로 분석한 사진.

CNT(탄소나노튜브) 전문기업 ㈜나노솔루션(대표 김형열)이 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 전도성 코팅액을 이용한 디스플레이 개발에 적극 나서고 있다. 수요기업으로 국내 모 기업이 참여해 나노솔루션이 데스밸리(Death Valley) 극복에 성공할 것으로 기대되고 있다.

나노솔루션은 나노융합산업연구조합(이사장 이희국)이 추진하는 ‘나노소재 수요연계 제품화 적용기술개발사업’을 통해 2015년 12월부터 2년간 15억원을 지원받아 수요기업과 함께 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 전도성 코팅액을 적용한 디스플레이 개발을 추진 중이다.

내비게이션, 스마트폰 등을 통해 우리에게 너무나도 친숙한 터치패널에 들어가는 투명전극 필름에는 도전성물질이 코팅돼야 하는데 이를 구현하는 소재로는 전도도와 투명도가 우수한 인듐주석산화물(ITO)이 현재 많이 사용되고 있다. 그러나 주재료인 인듐의 매장량 제한으로 가격이 비싸고 저항이 낮아 터치 성능이 저하된다는 문제점이 발견되면서 세계적으로 대체소재 개발이 한창이다. 특히 인듐은 전체 매장량의 70% 이상이 중국에 집중돼 있고 그마저도 수년내 고갈될 것이라는 전망이 나오고 있어 대체소재를 활용한 투명전극 필름에 대한 기술개발이 시급한 상황이다.

나노솔루션의 SWCNT 코팅액은 고온 안정성 및 고저항성을 확보하는데 탁월한 소재다. 전도성 코팅액의 전기적 특성을 부여하기 위해서는 전도성 필러가 적용되는데 현재 주류를 이루는 유기계 필러의 경우는 고온 환경에 취약한 특성을 가지고 있으며, 이를 극복하기 위해서 무기계 전도성 필러가 개발되고 있으나 광투과도 측면에서 불리하다. CNT 필러 경우 전기적 특성, 광투과도, 고온 환경에서도 전도성을 유지함으로써 최종제품인 대전방지제의 내환경성을 확보한 제품을 개발할 수 있다.

고온 안정성 및 고저항성 특성, 생산량 증대 양산시스템 구축

내년 국내 기업 양산제품 적용, 2020년 매출 78억 달성 목표

지난 2007년 설립된 나노솔루션은 전기방전법(아크방전)을 이용해 고품질의 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)를 대량 합성하는 기술을 가지고 있었다. 이를 기반으로 나노솔루션은 디스플레이용 투명전도성 코팅액을 개발했으며 이를 실제 생산공정에 적용할 수 있음을 확인하기 위해 국내 모 기업과 사업과제를 진행하고 있다.

지난 1년간 사업을 통해 저항값이 조절된 SWCNT 합성기술, 분산, 바인더, 코팅액 물성 조절 및 필터 이물관리, 양산용 장비내 코팅액 적용 등을 추진했다. 회사는 지난 8월 SWCNT 생산량 증대를 위한 양산시스템을 개발해 10월부터 공정 최적화를 진행 중이다.

그결과 미세한 크기, 특수한 형상, 우수한 기계적 특성, 전기적 선택성, 뛰어난 전계방출 특성 등이 입증됐다. 또한 고온(100 ℃)에서 면저항이 유지되는 고온내구성을 확인했다.

내년 2차년도 사업에서는 SWCNT 생산성을 확대하고 최종 패널에 적용될 수 있도록 개발에 박차를 가한다는 계획이다. 수요기업과 함께 내년 양산 예정인 디스플레이 패널에 우선 적용될 전망이다.

나노솔루션은 디스플레이용 투명전도성 코팅액 생산캐파를 점차 늘려갈 계획이며 이를 통해 2020년엔 매출 78억원 달성을 목표로 하고 있다.

이번 사업을 맡아 추진하고 있는 나노솔루션의 문호준 이사는 “꿈의 신소재로 불리우던 CNT사업이 상용화에 어려움을 겪고 있는 가운데 나노솔루션의 SWCNT 코팅액이 양산제품에 적용된다면 관련 업계에 활기를 불어넣을 수 있을 것”이라며 “회사의 투명전도성 코팅액은 고강도 소재, 플렉서블 디스플레이, 고집적 메모리소자, 대체에너지 등에도 적용될 수 있는 소재이기에 많은 관심을 부탁드린다”고 밝혔다.

▲ SWCNT 합성에서 공정 적용까지 과정 개념도.