“국가 차원 분자접합기술 소재 개발, 수출 규제 대비해야”

5G·6G·미래차·의료·우주항공·국방 수요 선제 대응 필요

분자접합기술·LCP 신소재기술,정부과제로 기획개발해야

필자가 식구와 함께 미국에서 귀국하여 경남 창원의 한국기계연구소에 짐을 푼 지, 어언 40여년이 되어간다. 당시 필자를 포함하여 연구원들에게 주어진 연구과제는 대부분 기계류 부품소재의 국산화개발이었다. 정부에서는 무역수지 적자의 주원인이 일본에서 수입하는 기계류 부품·소재 때문이라고 하며, 이를 타개할 연구개발을 독려했다.

그 후 신소재, 나노기술이 등장했고, 급기야 일본의 반도체 부품 수출 규제 조치로 반도체 산업이 큰 타격을 받게 되자 소재, 부품, 장비, 일명 소·부·장 사업의 예산이 대폭 증액되기에 이르렀다.

필자는 지난 30여년 G7, 국가지정연구실, 21C 프론티어, 글로벌프론티어, 소재원천기술, 미래소재디스카버리 사업 등 대부분의 소재분야 정부연구개발사업의 기획 과정에 직·간접적으로 참여했다. 2000년 말에는 소재기술과 사촌 격인 나노기술의 국가나노기술발전계획 수립 과정에도 실무자로 참여했고, 기반이 없는 황무지에서 정부가 신규 사업을 지원할 때 발생하는 효과를 절실하게 경험했다. 이 경험은 대부분 KISTEP에 파견된 7년 동안에 이뤄졌다.

소재기술은 신규 연구사업 추진을 위한 기획 괴정에서 매우 힘든 과정을 거친다. 항공기, 자동차, 전자·통신기기 등의 시스템과 달리 연구목표의 설정이 어려운데다 세부과제들이 병렬형으로 되어있어 가시적인 목표를 세우기가 어렵기 때문이다.

그렇지만, 사업의 종료 후 결과 평가 시 다른 분야에 비해 우수한 점수를 받게 된다. 시스템 사업은 목표에 달성하지 못하면 평가 결과가 좋을 수 없지만 소재는 몇 개의 세부과제는 효자가 있기 마련이기 때문이다.

소재 연구는 항공기, 원자력 등 시스템에서 끼워주기를 희망하지만 성사되기가 매우 어렵다. 자체 연구자들의 예산도 모자라고 소재는 외국 등 다른 곳에서 조달한다는 생각에 기인한다. 일본의 반도체 부품 수출 규제는 소재 연구자에게는 분명히 막강한 원군이 되었다고 생각할 것이다.

국민의 세금으로 지원되는 사업의 종료 후에는 성과와 효율성 등 평가가 이루어진다. 일본의 반도체 부품 수출 규제를 기화로 대폭 지원된 소·부·장 사업 연구개발비의 효율적인 집행에 의문을 갖는 전문가들을 만난 적이 있다. 이는 소·부·장에만 국한된 것이 아니고 대부분의 사업에 적용될 것이며 특히 기업이 주관하는 과제에 많은 문제가 따른다.

이런 문제는 결국 ‘왜 국민이 내는 세금을 이 용도에 사용해야 하나?’라는 당위성의 질문과 답에 해답이 있다. 필자가 새삼스럽게 오래된 이슈를 다시 제기하는 배경에는 수년 전에 분자(나노)접합기술을 접하고, 이 기술의 국내 활성화를 위한 전도사가 되었기 때문이다.

필자가 이 연구에 참여할 것은 아니지만, 대형 국가연구사업을 기획하고 관리한 경험으로 인해, 분자접합기술의 연구개발체제가 국내에 빨리 수립되기를 바랄 뿐이다.

20년 전에 개발을 시작했고 LCP고분자 신소재와 접목한 기술을 거의 독점하고 있는 일본과 5G-6G 이동통신, 미래자동차, 의료, 우주, 항공, 국방 등 엄청난 시장이 가까운 미래에 다가오기에 제2의 반도체 수출 규제가 반복될까 염려되기 때문이다. 다행히 과학기술정보통신부에서 도와주어 내년에는 신규 과제가 지원될 가능성이 매우 크다.

새로운 정부연구사업을 추진키 위한 기획과정은 전문가들에 의존하기 마련이다. 문제는 이 전문가들이 자신의 연구 분야를 본능적으로 과제 기획에 넣으려고 한다는 점이다. 비전문가들이 기획을 할 수는 없지만 연구를 수행하는 전문가들에게 기획을 의존하니 고양이에게 생선가게를 맡기는 것과 다를 바가 없는 것이다.

이를 방지하고자 기획에 참여한 연구자의 연구 참여 배제까지 검토했지만, 기획의 전문성이 사라지게 되어 무위에 그쳤다. 이에 필자는 개발하려는 기술의 최종 활용자이자 수요처인 대기업에서 미래 수요 예측이 가능한 전문가를 기획에 참여시켜야 한다고 주장해왔다. 연구원보다 기술의 수요를 예측할 수 있는 기획·구매부서가 훨씬 더 맞을 것이다.

대부분 소재는 협력업체에서 개발 및 생산되어 삼성전자, 현대자동차, LG, SK 같은 대기업이 최종 사용처가 된다. 필자가 갖게 된 의문은, 삼성전자 같은 대기업이 분명 미래 시장 동향과 첨단기술의 확보에 미래가 달렸음을 모를 리가 없을 텐데, 어떻게 분자접합기술과 LCP 신소재 기술을 방치하고 있냐는 것이다.

First Mover 보다는 Fast Follower와 단기적인 실적에 익숙한 기업문화 때문이 아닌가 하는 의문이 든다. 삼성미래기술육성사업을 활용하거나 앞에서 기술한 국가연구개발사업의 기획 과정에 참여하거나 의견 개진을 통해, 해당 기술을 정부과제로 요청하면 되기 때문이다. 국내 벤처나 중소기업의 기술 확보가 결국 삼성전자의 경쟁력과 직결되기 때문이다.

무라타, 이비덴 등의 일본 기업은 5G 고주파 통신 환경에 필수인 LCP와 분자접합기술이 접목된 부품을 애플에 독점 공급하며 6G를 대비하고 있는데 반해, 삼성전자는 갤럭시 폰의 5G를 홍보하면서 2년째 4.5G에 머무르는 주요한 이유의 하나가 앞의 소재기술이 방치되고 있기 때문이다.

국내의 PCB, 동박 제조업계도 이미 큰 영향을 받고 대처에 부심하고 있다. 스마트폰을 떠나 차체의 경량화, 자율기능의 각종 카메라 모듈, 안테나, 2차 전지, 각종 센서 등의 자동차 시장에서 이 기술의 더 큰 수요가 예상되고 있다. 일례로 5G네트워크에 기반 서비스로 가장 주목을 받는 자율주행자동차에 필수인 각종 카메라 모듈을 소개한다.

전기자동차, 수소자동차, 자율주행자동차 등 미래의 자동차 산업은 종래의 자동차 관련 기술을 크게 벗어나, 카메라, 안테나, 센서 등의 전자·통신기술에 좌우된다.

한국자동차연구원에 따르면 세계 자율주행차 시장은 2020년 71억 달러(약 8조원) 규모에서 2035년 1조 달러(약 1150조원)까지 성장할 것으로 전망하고 있다. 자율주행 서비스 시장은 2030년까지 3조 달러(약 3500조원) 규모까지 늘어날 것으로 예측하고 있다.

자율주행자동차에 들어가는 카메라에는 충돌예방시스템, 차선이탈경보시스템, 운전자감시장치, 측 후방감시, 야간비전장치, 보행자보호시스템, 자동주차지원시스템 등이 있다.

카메라 안의 카메라모듈에는 모두 5-6G 고주파 환경의 통신부품이 핵심인데, LCP와 분자접합 기술이 사용된다. 미래의 자동차에 이 기술이 필요한 이유는 5-6G 고주파 환경에서의 흡습성과 밀폐 적합성으로 유전율과 유전손실율로 인한 전송손실을 억제하기 때문이다. 분자접합기술은 또한 5G 고주파 대역 환경의 카메라 센서기술을 좌우한다.

센서의 구조는 소자에서 발생한 전기 신호를 케이블을 통해 계측기 본체에 송신하므로, 소자 부분과 통신 케이블을 완벽하게 밀폐해야 하는데, 헬륨가스 리크 검사에도 문제가 없는 분자접합기술로 수분이나 유증, 분진 등의 이물질 혼입을 방지하여 측정 오차나 오작동을 방지한다.

5G 등 새로운 환경에 필수인 신소재와 분자접합 같은 공정기술을 성장시키려면, 벤처 등 기업의 역할이 절대적이다. 그러나 정부가 뒷받침하지 않으면 성공하기가 어렵다. 일본의 경우에도 기업의 혁신과 정부의 여러 형태의 지원이 어우러진 결과, 세계 시장을 주도하게된 것이다.

국내에도 누구의 도움없이 홀로 분자접합과 LCP소재를 개발하고 있는 벤처사업가가 있다. (주)LUNAROSA의 한석윤 대표로 수년 째 고군분투하고 있다. 국내 관련 기업들도 특히 실무진을 중심으로 기술의 필요성은 인정하면서도 여러 이유로 활용치 못하고 있다. 오히려 일본이나 최근 개발에 적극적인 중국에서 러브콜을 보내고 있다. 본인은 국내에서 자신의 기술이 활용되기를 원하고 있으나, 외국으로 방향을 돌릴 가능성이 높아지고 있다.

이 상황을 안타깝게 지켜보면서 정부의 역할을 절감하고 있다. 정부와 많은 일을 한 필자가 더욱 적극적으로 국책연구사업으로 이 분야를 지원하게 도와주었으면 국내 생태계의 활성화에 도움이 되었을 것이라고 후회가 된다.

과거, 나노기술 연구개발을 정부가 주도하여 오늘과 같은 산학연의 생태계가 활성화 된 사례가 새삼 부각이 된다. 정부의 선도적인 역할을 다시 절감하면서. 많은 연구비가 투입되고 있는 소·부·장 사업에 진작 포함되게 못한 소극적인 자신을 나무라게 된다. 정부가 기술의 중요성을 몰라 대처를 못하고 있을 때, 기술의 수요처인 대기업이라도 정부에 지원을 요청할 수 있는 제도 보완이 필요하다. 늦었지만, 안할 수 없기에 정부와 산학연이 합심하여 미래 산업의 핵심원천기술을 기획하고 개발하기를 기원한다.

▲ 5G, IoT, AI, VR 등 4차산업혁명 구현을 위한 필수핵심 전략소재 수요가 늘고 있다.

▲ 차세대 5G고주파 환경의 카메라 모듈 그림