■ 한국탄소융합기술원에 대한 소개를 부탁드린다

우리 기술원은 지난 2003년 산업자원부에서 허가한 전주기계산업리서치센터로 생겨났다.

현재도 겸임하고 있는 교수시절, 국내 출연기관들의 평가위원으로 우연히 참석한 일이 있는데, 대부분의 기관에서 원천기술 확보나 소재생산 기술에 초점을 맞추기 보다는 당장 눈에 보이는 성과를 내보이기 위한 응용제품 개발에 주력하고 있었다.

응용제품 연구는 시대의 흐름을 잘 읽고, 시장성 있는 제품을 개발해야 해서 필수적인 분야지만, 장기적으로 봤을 때 원자재 수입 의존률이 높아져 갈수록 순이익이 줄어들 수 있는 위험한 구조라고 판단했다.

그래서 중·장기 프로젝트 위주로 재료연구에 집중하는 것이 연구기관으로서 역할이겠구나 결심하게 됐다.

▲ 외장을 탄소소재로 만든 컨셉트 카. 실제 도로주행이 가능한 유효번호를 부여 받았다..

탄소융합기술원은 원천소재의 대량생산 기술, 단가인하를 위한 최선의 노력을 통한 기술이전으로 연간 20억원의 로얄티가 발생하는 등 기업들의 먹거리 창출을 위한 노력으로 신뢰를 쌓아가고 있다.

기술원은 구조적으로 △탄소소재 및 부품 연구개발 △해외기관과의 공동연구 및 MOU를 통한 글로벌 네트워크 형성 △탄소기술교육센터를 통한 인력양성 △기술사업화 및 마케팅 지원을 통한 C(탄소)산업 밸류체인 형성 △창업보육센터 운영 등으로 사업부가 분리돼 있다.

향후 복합소재부품의 기능성을 인증할 수 있는 시스템을 구축하기 위해서 장비개발과 프로그램을 연구하고 중이다.

■ 전세계와 한국의 탄소소재 시장 규모와 한국이 갖는 입지는 어느정도인가

세계 탄소산업은 2010년 2,553억달러에서 2020년 1조3,617억달러를 내다보고 있어 18.7%의 성장률이 예상되고 있는 전도유망한 분야다.

레저용품에서 상용화를 시작한 후, 활용범위가 확대 추세에 있지만, 미국, 일본, 독일 등 일부 선진국에서만 상용화가 된 것이 안타깝다.

2030년에는 스포츠·아웃도어 분야를 비롯한 자동차, 이차전지, 디스플레이 분야에서 2조 7,025억달러의 시장이 형성될 전망이다.

형성되는 시장에서 보면 알 수 있듯이 새로운 산업군이 펼쳐지는 것이 아니라, 기존의 제품과 시장에서 소재의 변화를 통해서 시장이 열린다. 사용자는 가볍고, 기능성 제품을, 환경은 친환경의 요구를 날로 추구하고 있어 기반산업과의 융·복합이 필수가 될 것이라고 본다.

국내 탄소소재 밸류체인의 부재, 탄소소재 기술부족, 산업영세성 등의 약점을 극복하고자 탄소기술원이 노력하고 있다.

현재 탄소소재 기술이 가장 앞서나간 나라는 일본으로, 카본블랙, 활성탄소, 인조흑연, 탄소섬유, CNT, Graphene 전 분야에서 부동의 1위를 차지하고 있으며 한국은 그래핀에서는 이와 동등한 수준이나 인조흑연 분야에서는 현저히 떨어지는 기술력을 보유하고 있다.

▲ 탄소소재로 만들 수 있는 여러가지 구조재.

■ 6가지 탄소소재 중 가장 상용화나 산업화가 빠를 것으로 예상되는 분야는 무엇인가

각 소재별로 응용분야는 워낙 다양하고 기술력이 우수하더라도 글로벌 회사가 시장을 선점유 했다면 후발주자로 진입하는 데 있어서 대량생산 공정 설비 시설 구축에 따른 단가인하가 어려워 가격경쟁력에서 우위를 선점하기 어려울 수 있다. 가장 잘 할 수 있는 분야에서 특화된 응용 제품으로 시장에 진입할 것을 추천하는 바이다.

◇ 인조흑연

인조흑연의 경우 이미 일본·미국이 세계 시장의 80%를 장악하고 있는 상황이고, 중국은 저급제품 시장에 진입하는 단계다. 우리나라는 화학, 철강업체 중심으로 시장진입을 노력하고 있다.

이차전지 음극재의 경우 일본 히타치케미칼이 35%, 니폰카본이 17% 점유율을 보인 가운데 국내 GS칼텍스, 포스코켐텍이 전지 전극재 분야로 진출을 위해 노력하고 있고, 미국의 GTI가 28%를 점유하고 있는 전극봉 시장은, 독일 SGL이 25%, 일본 토카이 카본(TOKAI CARBON)이 12%를 차지하고 있는 곳을 포스코가 연구개발 및 시장진입에 총력을 기울이고 있다.

탄소소재 2030년 2조7천억불, 집중 투자 및 수직계열화 必


스포츠·아웃도어·車·선박·2차전지·D/P 응용확대

◇ 탄소섬유

탄소섬유는 2010년 기준 일본 도레이(1만8,900톤), 테이진(1만3,900톤), 미쓰비시(7,400톤) 등 메이저 3社가 전세계 시장의 80%를 장악하고 있을 만큼 시장 치우침 현상이 심한데, 효성과 우리 탄소기술원, 태광 등에서 상업생산을 준비 하고 있어 견제에 들어가기 시작했다.

▲ CNT, 탄소섬유, 아라미드 섬유.

◇ 카본블랙

카본블랙 역시 인도 Aditya Biral Group, 미국 Cabot, 독일 Orion Engineered Carbons의 3대 메이저 회사가 세계 시장의 49%를 점유하고 있다.

BRICs 5개국(브라질, 러시아, 인도, 차이나, 남아공)은 비교적 가격이 저렴해서 타이어나, 탁구공 등에 들어가는 범용제품을 1톤당 1,285달러에, 주력해서 생산하고 하고 있고, 톤당 특수용 2,600달러, 2차전지용 5,000달러에 육박하는 등 고부가가치 산업용으로도 생산이 가능하다. 가격차이는 순도 차이에서 발생하며, 기술력에 주력해야 한다.

◇ CNT

CNT는 초기 시장 형성 단계로 일본·미국이 대량생산 체제나, 응용제품 다양화 등 기술발전을 선도하고 있다.

한국·중국 등 후발국가가 추격하는 양상으로 전도성 섬유나 잉크 분야, 플렉서블 IT제품 등에 적용하기 위한 연구가 활발하나 분산성 때문에 추가적인 연구가 필요하고, MWCNT와 SWCNT의 가격차이가 커서 이들을 분리정제하는 법이나, 순도를 높이는 작업에 대한 연구가 진행중이다.

◇그래핀

그래핀의 경우 상용화 전 단계라서 선진 각국은 정부차원의 지원체제를 구축하고 있다.
EU에서는 플래그쉽 프로그램을 통해서 그래핀 사용화에 10년간 10억유로 투자를 추진하고, 영국은 그래핀 상용화 R&D사업에 5,000만 GBP(900억원)투자를 결정한 바 있다.

▲ 탄소소재로 만든 CNG 가스 탱크.

우리나라도 지난 2010년 삼성테크윈과 성균관대가 30인치 대면적 그래핀 합성을 세계최초로 성공하는 등 대량합성 분야에서 기술적 우위를 확보하고 있다.

이어 2011년 포스코와 한화케미칼은 그래핀 상용화에 성공한 미국 XG Science사에 지분을 투자해 기술력 확보를 위한 노력을 진행했다.

◇ 활성탄소

미국의 Calgon, spejffksem Norit 등이 세계 시장을 주도하고 있고, 저급 활성탄소 생산기지는 중국·동남아로 이동 중이다.

■ 한국의 탄소소재의 발전을 위해 한 말씀 부탁드린다

모두가 잘 알고 있듯이 소재기업은 하루이틀만에 연구성과를 낼 수 있는 분야가 아니다. 이를 수직계열화하기 위한 투자비가 많이 든다고 해서 손 놓고 소재를 수입에만 의존하면 결국 소재 종속국으로 전락해 안정적인 장기산업 육성이 어려워진다.

적어도 탄소소재에서 만큼은 탄소융합기술원의 노력으로 대량생산과 단가인하가 코앞으로 다가와 세계 시장에서 후발주자로서 앞으로 연구할 분야가 무궁무진하고, 이렇게 탄소융합 기술원이 어느정도 자리를 잡을 수 있었던 것은 탄소소재에 집중하고, 중간에 이를 뒤집거나 선로를 바꾸지 않고, 꾸준히 매진해 왔기 때문이다.

▲ 탄소소재로 만든 자동차 부품.

오로지 이 한 분야에만 집중적으로 연구하고 산업 육성을 할 수 있도록 전주시에서도 도움을 줬고, 연구자들도 논문만 많이 써내는 학자가 아닌, 항공·기계설계·화학 등 통합적인 전문가를 섭외해서 학문간 융합이 가능하도록 인재배치를 통한 융합형 구조를 갖췄기 때문에 가능한 일이었다.

정부가 탄소밸리 구축을 위해서 앞서 언급했던 영국이나 중국, EU의 국가 단위 사업 추진을 한 것은 매우 높이 평가할만한 일이지만, 여러 연구기관에 분산해서 지원한다면 이들간 네트워크망이 필요하고, 장비가 분산돼 집중화가 어려워진다.

적어도 탄소소재에 대한 연구만큼은 우리 탄소기술원이 집중적으로 꾸준한 연구를 할 수 있도록 지속된 관심과 지원을 바란다.