칼럼·기고

●융합기술 이끌 ‘꿈의 신소재’ 탄소나노튜브(CNT)란 구리와 같은 전기전도성, 강철보다 100배 이상의 강도, 지구상 최고의 열전도성을 가진 소재로서 ‘21세기형 꿈의 연금술’을 가능하게 하는 천의 얼굴을 가진 재료다.지난 2003년 삼성경제연구소, 과학기술부는 이 소재가 가진 기술 혁신성, 기술적 파급효과와 큰 사업유망성 등을 들어 CNT를 우리나라를 먹여 살릴 10대소재로 지정한 바 있다. 또 일본 특허청 자료에 의하면 나노소재 중 단기간내에 성장가능성이 가장 큰 이유로 기술혁신성과 개발진척도를 들고있는 소재로 선진국과 후진국을 가릴 것 없이 모든 나라가 가장 경쟁적으로 연구와 투자를 하고있는 분야다. 학문간, 산업간 융합이 각광을 받는 최근 추세에서 IT, BT, NT, CT 등 신성자 융합분야에서도 활용도가 높은 핵심소재로 ‘융합소재의 핵’으로 자리매김 되고 있다. 나노소재 중 유일하게 산업화 도입기 중 발생단계에서 응용단계로 넘어가는 성장기술이고, 주변기술 발달로 코어기술에서 다양한 응용기술이 개발되는 단계로 기술성과 경제성의 벽을 동시에 넘어서고 있다. 제품수명주기상(도입기-성장기-성숙기-쇠퇴기) 도입기에 놓여있는 CNT는 이 자체가 독립적 상품 요소(도료)일 뿐만 아니라 응용기술분야에서도 다양한 용도를 가지고 있어서 기술적 파급효과가 매우 크다.●특성평가 표준화, 정량화 시급업계에서는 CNT 상용화의 최대 걸림돌로 ‘분산’과 ‘가격’을 꼽고 있다.그러나 필자는 CNT가 소개된지 20년이 다 됐는데도 아직 소재를 정의할 수 잇는 규격화되고 정량화된 특성 평가법이나, 표준화가 이뤄지지 않았다는 점이 시장 성장속도를 떨어뜨리는 상용화의 최대 걸림돌이라 생각한다.즉 CNT는 사용하는 카본소스, 촉매, 조건 등에 의해 재료의 물성이 거의 결정되어 나온다.얼마나 품질 좋은 촉매를 사용하느냐에 의해 전기전도성, 열전도성, 강도보강재로서의 용도가 결정된다고 보면 확실하다.보통 CNT 제조자가 제공하는 제품 스펙에 강조하는 순도는 정말 아무 의미없는 수치라고 보면 된다. 분석방법과 분석조건에 의해 달라지는 수치로는 CNT의 용도를 알수도 없으며 직진성, 길이, 직경과 표면에 부여된 친수기 등에 의해 더 우수한 CNT를 분별 할 수 있다.현재 분산의 헤게모니를 가지려는 수많은 연구자들이 지금도 전지구적으로 매달리고 있다.그러나 아직도 논문 ,특허 등 고전적인 방법에 준해 강산, 강알카리, 강산화-환원제, 고열처리와 값비싼 분산제로 분산에 매진하고 있거나, 강한 기계적 물리력으로 억지로 분산하고 있는 실정이다.이런 방식은 모두 CNT의 제 성질을 잃게하므로 우리가 원하는 물성을 얻기가 매우 어렵다.이 때문에 CNT 함량별(두께별) 전기 전도성, 열전도성 등의 수치화와 표준화가 곤란을 겪는 것이다.CNT의 고형체, 친환경 액상 분산액의 제조와 CNT평가방법, 고분산용 CNT 고형체외 다수 특허를 보유 또는 출원하고 있는 월드튜브는 친환경이며, 값싼 분산제를 이용하여 5wt%까지 물, 알콜, MEK, TO, DMF, NMP, EA, EC, BC 등을 분산해 많은 응용목적에 적합한 분산 기술을 확보하고 있으며, 응용분야별로 필요한 자사의 CNT 분산기술에 대한 특성평가를 함께할 세계적인 제품을 꿈꾸는 혁신적인 기업을 찾고 잇다.친환경 고형체들은 요즈음 이슈화 되고 있는 선진국의 TSCA같은 장벽을 넘을수 있으며, CNT-복합재 제조시 소량으로 원하는 전도성을 구현할 수 있기 때문에 미려한 외관과 물성을 얻을수 있다. 고분산용 고형체는 금속복합재(브레이크 패드, 디스크, 히트싱크, 전자파흡수-차폐재 등), 세라믹 복합재(세라믹볼, 세라믹디스크,전자파흡수-차폐재), 액상수지 프레플러그, 수지 중합용, BT융합제, 환경처리제, IT융합제, NT융합제 등으로 사용되고 있거나 향후 사용이 가능하다.응용분야 적용과정에서 발생하는 ‘높은 가격’은 바이엘이 “2012년 kg당 50달러”로 공언한 예에서 볼 수 있듯이 저가격화로 가는 것이 시대의 흐름이며 중국과 한국에서 40~70달러/kg의 CNT가 출시돼 고전도성 카본의 영역을 대체하고 있다. ||●분산기술 확보하면 ‘세계 최고’ 앞에서 서술한 바와 같이 현재 상용화가 더디게 진행 중인 CNT에 대해 주변의 많은 이들이 “사업이 되기는 되는 건가?”, “그럼 왜 안되는가?”라는 질문을 한다. 난감한 일이다. 보통 대학에서 CNT를 말하면 거의 이과쪽 교수 80~90%는 다 알고 있고, 60% 이상이 전문가라 말한다. 즉 학계에서는 10여년 동안 정부와 지자체, 기업에서 지원 또는 협력으로 인해 한두건 이상은 과제나 학생 논문 지도로 CNT의 우수성을 알고있으며 문제점도 무엇인지 분명이 알고있는 실정이다. 기업 쪽도 마찬가지로 연구소를 가진 80-90%는 CNT 소재를 한번쯤은 접해본 경험을 다 가지고 있고 자사 제품 적용으로 거둘 수 있는 시너지 효과는 물론, 여타 소재와의 융합에는 필히 필요한 소재라는 것을 잘 알고 있다. CNT소재의 필요성에 대한 공감대와 인력적 토대는 상당히 풍부한 것이다. 문제는 분산기술이다. CNT-우레탄복합재로 스러져가는 대구의 섬유산업을 일으키려는 대구의 Y대 K교수, 5년 동안 50억을 투자, 금속 복합재 브레이크 패드를 개발해 오신 R사 정사장, 선도장 후 용접 도료를 수년 개발 실패하다 당사의 분산액으로 성공하고 특허까지 출원해버려 저를 난감하게 만든 P사 K과장, 원자력연구소와 열전달유체의 과제를 하는 H대 H군 등 예에서 보는 바와 같이 이 같은 토대와 수준높은 분산기술의 만남은 세계 제품으로 바로 통용될 수 있는 소재나 부품생산, 특허 등을 연결될 수 있다.||즉 거인들의 어깨위에 올라탈 수 있는 수많은 혁신자들을 많이 만들 수 있다는 말이다. CNT를 하고있는 세계적인 기업으로는 바이엘, 아케마, 미tM비시, 미쓰이, 호소가와, 우베흥산, 쇼와덴코, 토레이, 듀폰, 하이페리온, 지백스, 니키쇼, 나노실, 바스프, RTP, GE, 등 전통의 소재분야 강자들과 신생의 C-나노, 타임스나노, 신젠나노테크, 나노랩, 나노리쥐, 혼쥬케미컬, Xintek, Tomaswan, Nano carbob tech 등 우리나라에서는 거의 모든 대기업군, 중견-중소기업들과 대학들이 경쟁적으로 연구 개발과 제품 상용화에 박차를 가하고 있는 실정이다. 그러나 이런 상황에서도 몇몇 사람들이 “이제 CNT는 사업화의 부적격 품목”이라고 외치는 소리를 들을 때 지금껏 CNT에 목숨을 걸어 온 한 사람으로서 참담함을 느끼지 않을 수 없었다. 그 말들이 틀렸다는 소리가 아니라, 왜 수년, 10여년하신 분들의 입에서 아직도 “분산이 어렵다, 분산은 이런 이유로 안된다, 분산은 이렇게 되지 않으면 안된다” 하는 말들이 나오느냐는 것이다. 지금도 청운의 꿈을 꾸고 CNT사업을 모색하는 기업과 관련자분에 이 같은 말을 태연하게 하는 행태에 대해 ‘거인의 어깨’를 함께 올라탄 후인으로서 반성하는 마음을 느끼지 않을 수 없다. 품질로 증명되는 당사의 제품에 대해 “어디서 박사학위 했나, 어디 논문에서 봤나, 품질 평가는 어디서 받았나”를 따지며 가치를 폄훼하는 행태, “CNT산업 책임지고 우리식으로 해 나간다”는 막무가내, 몇몇이 돌아가며 나눠먹는 R&D시장 등은 분명 개선돼야 할 부분이다.||●저가격화, 응용제품 개발 확대 등 밝은 전망 CNT산업은 분명 매력적이고, 국가적으로 매진해야할 전락사업임에 틀림없다. 당사의 경우만 보더라도 단 한번의 테스트만으로 나온 열전달 유체의 에너지 효율 14% 향상 이라는 결과를 두고 보면 제대로 맞춤 연구만 되면 20%까지 쉽게 달성되리라 생한다. 이는 국내 보일러에만 적용하더라도 에너지를 20% 아낄 수 있는 최고의 친환경 소재다. P사의 선도장 후용접용 도료도 기존 자동차 도장라인 개념을 혁신할 수 있는 세계적인 소재 기술이다. 자동차 브래이크 패드와 디스크용 금속 복합재도 당장 KTX의 독일 사브사의 제품을 대체할 수 잇는 혁신적인 제품이라 할 수있다. CNT는 전 세계 생산량 연간 1만톤이라는 대량 생산의 단계로 이행하고 있다. 이제는 이 팽창하는 시장을 누가 제패하느냐만 남아있는 것이다. 현재 중국업체들에 의해 주도되고 있는 저가격화는 일부 스페셜 품목을 제외하고는 내년에 거의 50달러/kg 수준에 도달하리라 생각한다. CNT의 수요는 고전도성 카본블랙의 대체와 고분자-복합재, 전지, 에너지, 방열, 대전방지, 무기재료-복합재로의 신규 시장의 발현을 목전에 두고 있다. 월드튜브의 CNT 기술은 비록 완제품은 아니나 융합소재로서 없어서는 안될 국가경제의 전략소재임에 틀림없는 사실이며, 선진국들에서 탐내는, 한창 매진하고있는 핵심 기술이다. 지난 7월 매경미디어센타에서 열린 ‘매경 이코노미스트 클럽’ 초청 강연에서 황창규 지식경제부 R&D 전략기획단장은 “국가 연구개발 발전을 위해 해외의 좋은 특허도 과감히 사들여, 우리것으로 상용화하는 개방형 혁신 전략”의 필요성을 강조하고 “우리나라 R&D는 칸막이 연구 시스템이며 분야별 중복성이 많다”며 “국가 R&D의 뿌리이면서 큰 줄기인 메타플랜이 반드시 있어야 한다”고 지적해 많은 공감을 얻은 바 있다. 이러한 핵심 기술은 국가가 적극적으로 관리해 3~5년후 먹거리를 걱정하는 우리나라 기업들에게 값싸게 제공하면, 이미 조성된 풍부한 대학, 연구소 등 연구 인프라와 어우러져 ‘부품소재 강국’, ‘해가 지지않는 강소기업’을 만들 수 있을 것이다.

▲‘제품중심 조립산업’인 우리 제조업우리나라 산업은 1960년대에 경공업에 이어 70년대 이후 제조업 기반을 다지기 시작했지만 현재까지 조립 위주의 산업형태를 벗어나지 못하고 있다. 글로벌 기업인 삼성, LG 등이 1970년대 초 라디오 생산을 시작으로 제조업에 투자하기 시작했고 현대도 자동차와 조선 산업에 투자하며 조립 산업에 발을 들여 놓았다.당시에는 조립에 필요한 부품이나 기술이 있을 경우 해외로부터 도입해 오면 그만이었다. 모든 일을 ‘빨리빨리’ 해야 했기에 필요한 부품은 외국에서 신속히 수입해 오는 것이 유리했다. 해외로부터의 기술도입 중 문제가 생길 경우 실무자가 책임지지 않아도 됐지만 성공할 경우 상을 받을 가능성도 있었다. 반면, 국내에서 개발을 시도하다 조금이라도 문제가 생기면 문책과 함께 많은 비난을 받게 되는 것이 보통이었던 당시 분위기가 강하게 작용한 탓이었다.특히 내부경쟁이 치열했던 기업문화 속에서 책임자 위치에 있는 사람들이 불필요한 책임을 지지 않으려는 경향은 어쩌면 당연한 현상이며 결과였는지도 모른다. 적어도 IMF 이전까지는 이런 방식에 문제점이 없었다. 우리나가 기술자들의 근면성과 눈썰미, 손재주 등을 통해 대부분의 기술적 문제와 비용적인 문제를 해결할 수 있었다. 더불어 인건비도 경쟁국들과 비교해서 낮았으며 근무시간도 많았기 때문이다. 오히려 경쟁국이 없었다고 볼 수 있다. IMF 이전까지는 제조분야에서 우리와 경쟁할 만한 국가가 없었으며 기술과 관련해서도 경쟁할 국가가 대만을 제외하고는 없었다고 볼 수 있다. 선진국의 경우는 그 당시 이미 원천 기술과 설계기술을 확보하고 제조기술은 제 3국에 위탁하는 형태의 산업구조를 확보해 둔 상태였다. 거꾸로 생각해 보면 우리는 기술 선진국들과 기술경쟁을 할 준비가 돼있지 않았던 것이다. IMF 이후 세계 시장의 글로벌화와 함께 우리나라 산업계 중 일부 기술력과 자금력을 갖춘 기업들은 구조조정을 통해 이들 국가들 특히 일본과 독일 등과 경쟁할 수 있는 재충전의 기회를 마련했다. 하지만 그렇지 못한 기업들은 하나씩 문을 닫게 됐다. 더욱이 중국이라는 거대 제조업 국가의 등장은 우리 제조업의 경쟁력을 추락시켰다. IMF 이후에 살아남은 중소 제조 기업들도 생산성이나 생산능력만 갖추고 있을 뿐 중국과 경쟁할만한 원천기술이나 설계능력을 갖춘 것으로 보이진 않는다. 반면 중국은 외국인 투자 유치를 통해 자본과 선진기술을 빨아들이고 있다. 선진 외국기술과 자본은 중국이 있음으로 우리에게 기술이전이나 부품공급을 꺼려하는 상황까지 도달했다. 이로 인해 국내 중소 제조 기업은 해외로부터 기술을 도입하려해도 거의 성사가 되지 않는 상황에 처해있다. 글로벌 기업이라는 국내 대기업들은 어떨까? 대기업은 다양하고 복합적인 경영문제에 직면해 있다. 금융위기, 노사관리 등 중소기업과는 또 다른 어려움을 극복해 나가야 하는 상황이다. 그러나 무엇보다 중요한 것은 기업문화, 특히 하청업체 등 협력기업과의 협력 문화가 부재하다는 것이다.그동안 국내에서 대기업이 생존하는데 결정적인 영향을 미친 요인은 중소기업과의 잘못된 관계다. 즉, 갑·을 관계가 대기업에게만 안정적인 기업경영을 가능하게 했다는 점이다. 임금을 비교해 보면 쉽게 이 상관관계를 이해 할 수 있다. 우리나라 중소기업 대부분이 동일분야의 대기업보다 임금이 낮은 편이다. 이런 이유는 대기업이 거의 중소기업을 착취(?)하는 수준에서 가격을 혹독하게 낮게 지불하기 때문에 중소기업은 충분한 인건비를 지불할 여력을 잃어버린 것이다.또한 기술력을 개발할 여유를 갖지 못하고 있다. 이로 인해 중소기업을 통한 기술 및 부품을 공급받아야 하는 대기업은 이런 지원을 받지 못하고 있으며 이것이 앞으로의 우리나라 산업계의 전망을 우울하게 만드는 원인 중 하나다. 그러나 선진 외국의 경우는 동일분야에서는 대기업이나 중소기업의 임금수준 차이가 그다지 크지 않은 것이 보통이다. 그렇기 때문에 기술 인력들이 대기업을 선호하는 경향이 우리보다 낮으며 중소기업도 우수한 기술 인력을 확보하기가 용이한 편이다. 우리나라가 이런 문제를 해결하지 않는다면 기술력을 통해 선진국 대열에 합류하는 것은 어려울 것이다. 이상과 같은 이유로 우리는 지금까지 기술을 생산기술 위주로만 생각해 온 경향이 있다. 필요한 제품을 생산하기 위해서는 제품에 관한 원천기술은 기술도입에 의존하고 우리는 기술도입 상태에서 어떻게 하면 생산원가를 낮출 수 있을까에 주력을 해온 상태다.||對中 경쟁력확보, 기술 선진국 도약 ‘기반’대·중소기업 협력문화 재정비 필요부품중심 제조업·공학교육으로 전환해야 ||주로 생산 속도를 높이고 이를 통한 생산량 증대와 함께 적은 인력으로 생산할 수 있는 방향으로 주력해 오고 있다. 이런 분위기가 국내 산업계에서 설계기술에 관심을 갖고 기술개발을 하지 않게 된 큰 이유라 볼 수 있다. 그러나 앞에서 언급한 바와 같이 생산기술 만으로는 중국의 제조 산업과 경쟁하기 어렵다. 또한 제품중심 생산방식은 부품중심 생산방식과 비교할 때 서비스 수준이 낮게 되며 요즘처럼 급격히 변화하는 동적환경에 대한 적응성이 낮게 된다. 우리가 중국과의 경쟁력을 유지하고 기술 선진국으로 도약하기 위해서는 생산기술을 현재의 제품중심 생산방식에서 부품중심 생산방식으로 전환해야 한다. 현재 우리나라의 경우 표준화에 많은 노력을 기울이고 있으나 대부분의 기술자들은 표준화의 효과에 대해 회의적인 생각을 갖고 있으며 그 이유는 제품중심생산에서는 표준화의 효과가 크게 나타나지 않기 때문이다.표준화는 설계기술(엔지니어링) 향상과 크게 관련이 있으며 이것도 우리나라의 설계기술이 크게 발달하지 못하고 있는 것을 간접적으로 설명하는 이유 중의 하나다.부품중심의 산업구조를 갖추려면 부품 전문기업이 육성돼야 한다. 이를 위해서는 부품전문기업에 우수한 인재가 근무할 수 있는 여건이 갖춰져야 한다. 이는 이들 기업 스스로만의 노력으로 이루기 어려우며 정부와 글로벌 기업 그리고 부품소재 전문기업이 모두 같이 노력해야 할 것이다. 부품소재 전문기업에서 능력 있는 기술자들이 근무할 수 있는 환경이 우선 만들어져야 한다. 현재와 같이 모기업이 하청기업을 착취하는 수준의 관계는 버리도록 유도해야 한다. ▲엔지니어링과 원천기술 부족 ‘이중고’앞에서 설명한 것같이 우리나라 산업계는 원천기술을 확보하지 못하고 있는 경우가 대부분이며 설계(엔지니어링)기술 또한 확보하지 못한 실정이다. 예외적인 분야가 조선분야와 일부 자동차 산업 분야이며 다른 산업분야는 거의 같은 상황에 있다고 볼 수 있다. 예로서 63빌딩, 서해대교 등 대형 건설공사의 기본설계는 해외로부터 의존하고 있는 상황이다. 해외로부터 직접적으로 기술을 도입하거나 기술협력 컨소시엄을 구성하여 기술을 구입하고 있는 실정이다. 산업 현장에서는 설계기술을 담당할 인력과 현장문제를 해결할 수 있는 인력이 필요하나 이런 인력 공급이 안 되고 있는 상황이다. 이것은 국내 산업계에서 IMF 이후 신규인력 채용을 줄이고 경력사원 위주로 채용하고 있는 것을 통해 확인할 수 있다.또한 최근 경력사원 채용이 줄어가고 있는 것도 이런 문제의 심각성을 나타내고 있는 것으로 불 수 있다. 산업계에서는 현장에서 일 할 사람이 없다고 근심어린 걱정을 하고 있다. 하지만 기업들은 현실적인 설계의 문제와 기술개발을 할 수 있는 인력이 필요한데 이를 수행할 수 있는 능력 있는 인력이 크게 부족하다고 한다. 이런 현실을 개선하기 위해서는 표준화를 통해 관련 기술을 쉽게 익히도록 교육해서 적정이상 수준의 설계인력을 배출해야 하며 산업계에서는 이를 기초로 세계적인 설계인력을 키워야할 것이다.또한 이 필요성을 산업계의 책임자들, 특히 오너와 최고경영자들이 확실히 인식하고 산업체 내에서의 패러다임 전환을 시급히 추진해야 하며 현재와 같이 중소기업을 착취하는 형태의 협력이 아니라 상호보완적인 형태의 관계를 만들어 나야 할 것이다.학계에서는 산업계에서 필요한 인력을 제공할 수 있도록 교육방향의 정립과 함께 교과목 조정과 교육내용 조정을 실시해야 할 것이다. ▲현장에서 쓸모 있는 공학교육으로 바꿔야 우리나라 산업계의 인력 수요가 현장문제 해결 능력과 설계기술 능력이 있는 기술자를 요구하고 있으나 현재의 공학교육 시스템으로는 이런 인력의 배출을 기대하기 어려운 상황이다. 그 원인은 현재의 공학교육 시스템이 너무 이론위주의 교육으로 이루어지고 있는 것이 첫째 이유다. 둘째 이유는 현재 공대에서의 학과목 수가 너무 많아 학생들의 수업부담이 너무 크며 이로 인해 교과내용을 제대로 이해하며 따라가기 어렵게 되어 있는 것이다. 유럽이나 미국의 경우 4년 만에 공대를 졸업하는 경우가 많지 않으며 한 학기 수강과목이 6~7과목이 되는 경우도 많지 않은 실정이다. 그러나 우리나라 공대의 경우 한 학기 수강과목이 6과목 이상이 되며 이런 형태의 수강을 통해 대부분 4년 만에 졸업하는 것을 정상으로 생각하고 있다. 기계분야의 경우 한 학기에 3개의 역학 과목을 수강하는데, 이는 평생을 활용해야 하는 기본 역학과목을 제대로 이해하지 못한 채로 학년이 올라가고 졸업하게 되는 것이다.이를 해결하기 위해서는 현재의 교과목을 다음과 같이 조정하는 것을 제안한다. 1~2학년에서는 설계에 필요한 기본과목의 시 수를 늘려 학생들이 기본적인 내용을 잘 이해할 수 있도록 하고 3~4학년에서는 실제 설계연습과 실제 제작연습을 교육하는 방향으로 수정해야 한다. 이렇게 하면 학교 졸업생을 지금보다 더 현장에서 선호할 것이라 기대된다. 예로서 한국기술교육대학과 한국산업기술대학의 경우 실험, 실습을 중심으로 교육과정을 운영하고 있어 거의 100%에 가까운 졸업생 취업률을 유지하고 있는 실정이다. 현재 세계적인 경제 상황으로 인해 특히 취업률이 낮아지고 있는 상황이다. 학교가 교육방향을 빨리 수정해 산업현장에서 일 잘하는 기술자를 배출한다면 부품전문기업의 발전과 함께 기술 선진국으로의 도약도 먼 미래의 일은 아니라고 생각한다.