화학저널

전자소재 기술이 진화를 거듭하고 있다.
전자소재는 IoT(사물인터넷) 등 다양한 ICT(정보통신기술) 기술이 발전해 적용되기 시작하면서 스마트 사회 도래를 견인하고 있는 가운데 스마트 사회를 넘어서는 초 스마트 사회(Society 5.0)에서는 역할이 더욱 중요해질 것으로 예상되고 있다.
초 스마트 사회가 다가오면서 전자회로기판(PCB) 및 전자부품의 고기능화도 가속화되고 있다.
앞으로는 5G(5세대 이동통신) 등 통신기술 발전으로 생활, 산업과 관련된 모든 분야에서 통신기능을 보유한 전자기기가 활용됨과 동시에 데이터 이용으로 안전·쾌적성과 효율화, 에너지 절약 양립이 기대되고 있다.
최근에는 자동차를 포함한 이동수단, 도시 인프라 등 다양한 분야에서 용도에 적합한 프린트 배선판 및 전자부품이 요구돼 기술개발(R&D) 경쟁이 치열해지고 있으며, 스마트폰을 잇는 스마트 사회에 대한 기대감이 높아지고 있다.
최근에는 일본 정부가 반도체·디스플레이용 3개 화학소재의 한국수출 규제에 나서면서 국산화 강화가 요구되고 있다.

전자소재, 일본의 한국수출 규제 “위기”
전자소재는 일본산 수급이 어려워질 것으로 예상된다.
일본 정부가 7월4일부터 한국에 대한 수출규제에 나섰기 때문으로, 직접 수출은 물론이고 간접적인 타격도 상당할 것으로 우려되고 있다. 일본산 원료 및 소재를 수입하지 못해 반도체 생산을 줄이면 다른 산업도 영향을 받을 수밖에 없기 때문이다.
현재까지 발표된 규제 대상품목은 불소(Fluorine)계 폴리이미드(Polyimide), 포토레지스트(Photoresist), 불화수소(에칭가스) 3가지이며 7월4일부터 포괄적 수출허가가 아닌 개별 수출허가로 전환함으로써 수입에 90일 이상 걸릴 것으로 나타나고 있다.
3개 화학소재 외에 생산설비 수출을 포함한 관련 제조기술 이전도 규제 대상이다.
일본 정부는 8월2일 외환법의 수출관리상 분류에서 한국을 안전보장상 우호국을 의미하는 화이트리스트에서 제외하는 절차도 완료했다.
수출관리제도는 국제적 신뢰관계를 토대로 구축된 것이지만 최근 한국과의 신뢰관계가 무너져 엄격한 제도 적용이 필요하다고 판단했다는 것이다.
일본은 외환법 수출무역관리령을 통해 수출품목을 크게 리스트 및 캐치올 규제로 분리해 관리하고 있다.
리스트 규제는 무기 제조 등에 사용하는 각종 생산제품과 기술을 관리할 때, 캐치올 규제는 대체로 민간용 품목 관리에 사용하며 포괄적 수출허가를 취득한 곳은 화이트리스트 국가에게 일반적인 절차만으로 수출할 수 있다.
화이트리스트는 수출관리제도 등 국제적인 체제에 바탕을 두고 상대국과의 신뢰관계를 기반으로 규칙화한 것으로, 현재 미국 등 27개국이 화이트리스트에 포함돼 있다.
한국은 2008년부터 포함시켰으나 2019년 7월1일부터 공청회를 개최하고 8월2일 각의가 제외시키기로 결정했다.

FPI·포토레지스트·에칭가스는 7월4일 규제
불소계 폴리이미드 등 3개 규제대상 화학소재는 7월4일부터 개별 수출허가로 전환했다.
일본기업들은 그동안 한국에 수출할 때 여러 생산제품을 한꺼번에 신청할 수 있었으나 앞으로는 수출품목에 해당 3개 화학소재가 포함되면 계약별로 허가·심사를 받아야 한다.
일본의 수출규제로 국내 전자소재 생산기업들의 부담이 극심해지는 것은 물론 일본 화학기업들도 상당한 타격이 예상되고 있다.
반도체의 핵심소재인 포토레지스트는 JSR, Tokyo Ohka Kogyo(TOK), 신에츠케미칼(Shin-Etsu Chemical), 스미토모케미칼(Sumitomo Chemical), 후지필름(Fuji Film) 등 일본 화학기업들이 글로벌 시장을 장악하고 있다.
또 포토레지스트의 소재로 사용되는 폴리머와 광산발생제도 Toyo Gosei, 마루젠(Maruzen Petrochemical) 등이 공급하며 친환경 시스템을 구축한 상태이다.
특히, 차세대 EUV(극자외선) 프로세스 대응제품용 생산을 시도하고 있는 국내 반도체산업이 포토레지스트 조달에 어려움을 겪게 된다면 리스크가 막대할 것으로 예상되고 있다.
개발에서 협업하고 있는 전자소재 생산기업들이 받을 타격도 우려된다.
다만, 한국 자회사가 생산에 참여하고 있는 TOK는 “수출규제에 따른 영향이 한정적”이라는 입장이고 JSR, 신에츠케미칼, Toyo Gosei도 구체적인 영향을 파악하는 중이라고만 밝힐 뿐 대책을 내놓지 못하고 있다.
반면, 미츠비시케미칼(Mitsubishi Chemical)은 반도체 회로패턴을 만들 때 사용하는 에칭가스를 한국에 수출하지 않고 있다고 밝혔다.
칸토덴카(Kanto Denka)는 규제에 따른 타격이 없을 것이라고 강조한 반면, 쇼와덴코(Showa Denko)와 스텔라케미파(Stella Chemifa) 등은 타격을 예상하고 분위기 파악에 주력하고 있는 것으로 알려졌다.
고내열성, 저흡수성, 저유전율 등을 갖춘 불소계 폴리이미드는 FPD(Flat Panel Display), 5G 통신기기 등으로 용도 확대가 예상되고 있다.
포토레지스트와 마찬가지로 수요처와 공동개발이 중요한 소재이기 때문에 규제는 한국과 일본기업 모두에게 상당한 영향을 미칠 것으로 예상된다.

화학소재, 한국·중국이 일본 “맹추격”
한국 및 중국이 화학소재 개발에서 일본을 압박하고 있으나 당장은 상당한 타격이 불가피한 것으로 판단된다.
일본 특허청에 따르면, 세계 특허 출원건수는 매년 증가세를 계속해 경쟁이 심화되고 있으며 일본이 강점을 발휘하던 분야에서도 한국 및 중국의 경쟁력이 강화되고 있다.
부품 및 소재 분야에서는 공급기업 뿐만 아니라 수요기업의 출원건수도 증가하고 있다.
일본 특허청은 최첨단 기술을 중심으로 매년 15개 분야를 선정해 일본, 유럽, 미국, 한국, 중국의 특허 및 논문정보를 조사·분석하고 있으며, 2019년에는 일본이 경쟁우위를 확보하고 있는 고차단성 필름, 수지 소재와 이종소재 접합기술, 장기적인 시장 창출 및 확대가 예상되는 암면역치료법, 차세대 건축기술 등 12개 분야를 선정해 조사했다.
고차단성 필름은 일본이 우위성을 유지하고 있는 분야로 카테고리1 식품포장, 카테고리2 무기태양전지 및 진공단열패널, 카테고리3 OLED(Organic Light Emitting Diode) 및 유기태양전지로 분류했으며 모두 일본기업이 상위를 차지하고 있다.
그러나 카테고리3에 해당하는 OLED 및 유기태양전지는 최근 한국 및 중국의 출원건수가 크게 증가하고 있으며 플렉서블(Flexible)화, 대면적화에 대응하는 차단성 및 품질안정성 향상을 우선시한 연구개발이 중요한 것으로 파악되고 있다.
수지 소재와 이종소재를 접합하는 기술도 일본이 강점을 드러내고 있어 누적 출원건수가 세계 1위를 차지하고 있으나 최근에는 중국이 추격을 시작했다.
아울러 이전에는 부품·소재 생산기업이 주류를 이루었으나 최근에는 일본, 독일, 중국 자동차 생산기업들이 출원건수 상위를 차지하면서 경쟁구조가 변화하고 있다.
해당 분야의 논문 발표건수는 프라운호퍼(Fraunhofer) 연구소를 시작으로 독일 대학 및 연구기관이 상위 10대의 절반을 차지하고 있고 일본은 오사카(Osaka)대학이 유일하게 4위에 랭크됐다.
독일은 논문 발표건수가 증가함과 동시에 특허 출원이 상위에 위치하고 있어 기초연구에서 실용화 연구로의 진전이 효율적으로 이루어지고 있는 것으로 평가된다.
암면역치료법은 미국, 유럽, 중국에서 특허 출원이 증가하고 있으며 누적 출원건수는 미국이 가장 많고 유럽이 뒤를 잇고 있다.
일본은 면역관문억제제(Immune Checkpoint Inhibitors)를 단독으로 사용했을 때 주효율이 20% 수준에 불과함에 따라 병용요법을 주목하고 있다.
병용요법도 특허 출원이 증가하고 있으나 아직 일본기업·대학이 진입할 여지가 있는 것으로 판단하고 있다.
최근에는 세계 각국에서 R&D가 가속화됨에 따라 한국, 일본, 중국, 미국, 유럽의 5대 특허청을 중심으로 특허제도 및 운용의 국제적 조화, 연계·협력관계 구축을 추진하고 있어 출원인 국적, 출원국가 등을 상세하게 파악할 수 있는 시스템이 도입되고 있다.
일본 특허청은 빅데이터와 논문정보를 동시 분석함으로써 분야별 R&D 현황 및 지식재산권 전략의 관계를 평가하고 있다.

OLED, 삼성디스플레이 아성 무너지나…
스마트폰용 OLED 디스플레이는 2019년부터 시장구도가 변화할 가능성이 높아지고 있다.
스마트폰용 중소형 OLED는 삼성디스플레이가 세계시장의 90% 이상을 장악하며 사실상 독점시장을 형성하고 있는 가운데 중국기업들이 도전장을 내밀고 있다.
LG디스플레이도 2019년 봄부터 양산을 본격화해 삼성디스플레이는 앞으로 글로벌 시장점유율이 연평균 10%씩 떨어질 것이라는 의견이 제기되고 있다.
삼성디스플레이는 세계에서 유일하게 중소형 OLED 디스플레이를 대규모로 생산해 삼성전자의 갤럭시(Galaxy) 시리즈, 애플(Apple)의 아이폰(i-Phone) 시리즈, 중국산 고급 스마트폰용 등에 공급하고 있다.
그러나 앞으로는 트렌드에 서서히 변화가 일어날 것으로 예상되고 있다.
수면 아래에서 소규모로 공급하던 중국기업들이 시장 공략을 강화하고 있기 때문이다.
Display Supply Chain Consultants(DSCC)에 따르면, BOE, 티안마(Tianma), EDO, Visionox, Chinastar 등이 잇따라 중소형 OLED 디스플레이 공장을 본격 가동할 계획인 것으로 알려졌다.
중국기업은 정부로부터 보조금을 지원받아 감각상각 부담이 적어 2019년 이후에도 생산능력을 계속 확대할 것으로 예상되고 있다.
그러나 삼성디스플레이는 공급과잉을 피하기 위해 생산능력 유지 방침을 세우고 있어 시장점유율이 매년 하락할 가능성이 부상하고 있다.
대형 OLED 디스플레이 시장에서 선두를 달리고 있는 LG디스플레이도 2019년 들어 중소형 양산을 본격화했다.
사업 재건을 목표로 하고 있는 Japan Display(JDI)는 LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicone) LCD 브랜드 Full Active에 이어 OLED 디스플레이도 라인업에 포함시킬 준비를 하고 있다.
독자 개발한 증착 OLED를 2019년 여름부터 일본 모바라(Mobara) 공장에서 양산해 차별화할 방침이며 중국·타이완기업 연합인 Suwa 컨소시엄 산하로 들어가 중국에서 양산하는 방안도 검토할 계획이다.
삼성디스플레이는 대화면 TV 시장에 대한 신규투자를 적극 추진하고 있으며 중국 및 LG디스플레이를 견제하기 위해 QD(Quantum Dot) OLED 및 마이크로 LED 사업화에 힘을 기울이고 있다.
특히, QD OLED가 주목받고 있다.
QD OLED는 LG디스플레이가 공급하는 백색 OLED 소자와 RGB 컬러필터를 조합한 화이트 OLED에 비해  색 재현성이 뛰어나고 피크휘도가 높은 특징이 있으며 QD층 분산기술이 중요한 것으로 파악되고 있다.
현재는 증착방식을 채용하고 있으나 잉크젯 방식으로 제조가 가능해지면 화이트 OLED와의 가격 차이가 대폭 축소될 것으로 예상되고 있다.
삼성디스플레이는 2019년 8-8.5세대 TV용 LCD 공장을 QD OLED용으로 전환해 시험제작을 시작함으로써 이르면 2021년 출시가 가능할 것이라는 전망이 제기되고 있다.

센서, IoT기기·시스템 구축에 필수적
사물을 네트워크로 연결해 정보를 수집·분석함으로써 부가가치 및 새로운 서비스를 창출하는 IoT(사물인터넷)는 모든 생산현장을 효율화할 수 있는 요소로 주목받고 있다.
IoT 기기를 도입해 설비 가동상황을 가시화하고 정보를 분석해 생산관리 시스템 등과 연동함으로써 생산을 최적화할 수 있기 때문이다.
IoT 기기 및 시스템을 개발·구축하기 위해서는 계측 목적에 적합한 센서 선택이 중요한 것으로 나타나고 있다.
센서는 모든 산업에서 코스트 감축 및 업무 효율화가 요구됨에 따라 앞으로 수요가 점차 증가할 것으로 예상되고 있다.
IoT 센서는 온도, 습도, 압력센서, 사람과 사물을 검출하는 광센서, 자동차 내비게이션 및 스마트폰에 탑재하는 지자기 센서 등 종류와 용도가 매우 다양한 것으로 파악되고 있다.
가속도 센서, 자이로 센서는 주로 자동차 탑재용으로 사용되고 있으며 GPS(Global Positioning System), 거리 센서는 실용화가 기대되는 자율주행 기술에 활용되고 있다.
일본 IT기기 생산기업 선(SUN)은 원하는 장소에 놓기만 하면 작동하는 센서 솔루션을 제공하고 있다.
데이터 수집이 필요한 장소에 두면 온도, 습도, 조도, 가속도, 자기를 조합해 즉시 IoT화 및 가시화가 가능한 시스템으로 가격이 저렴하고 즉시 도입할 수 있는 이점이 있다.
반도체 공장의 온도 관리를 시작으로 창고 내부상태 관리, 제조현장의 환경 및 조명 관리, 물류상태 관리, 간호시설 등 다양한 용도에 투입될 것으로 기대하고 있다.
보쉬(Bosch)는 IoT를 활용한 스마트산업 솔루션 Plantect 사업을 강화하고 있다.
비닐하우스 내부에 설치한 온습도 센서, 이산화탄소(CO2) 센서, 햇빛 센서가 측정한 데이터를 클라우드에 올려 환경 데이터를 모니터링해 스마트폰 등 단말기에 알리는 방식으로, LoRA를 채용함에 따라 1.5킬로미터에 달하는 장거리 통신이 가능해 비닐하우스와 떨어진 농가에서도 데이터를 확인할 수 있는 특징이 있다.
일본에서는 이미 많은 도입실적을 보유하고 있으며 앞으로는 비닐하우스가 많은 한국 및 중국 시장을 공략할 계획이다.
일상용품 가격비교 사이트를 운영하는 스마트쇼핑(Smart Shopping)은 올려놓기만 하면 물건 중량을 계측해 자동으로 발주하는 IoT기기 Smartmat의 법인 도입을 확대하고 있다.
중량 센서를 탑재한 IoT기기 위에 물건을 올리면 남은 양이나 개수를 자동 계측해 실시간으로 재고를 관리하는 시스템으로 복사기 및 복합기 생산기업들은 종이 팸플릿, 카탈로그 소비 데이터를 활용한 디지털 마케팅 강화에 활용하고 있다.
AI(인공지능) 등 첨단기술을 개발하는 아이엔터(I-Enter)는 해양 및 어업용 센서를 개발해 IoT에 따른 데이터 활용 및 업무 효율화에 힘을 기울이고 있다.
해양 센서는 해수온, 염분농도 등을 기록하는 것으로 태양광 패널을 탑재해 스스로 발전하는 시스템을 채용하고 있다.
수온, 일조량, 파도강도, 염분농도, 해수비중 뿐만 아니라 전기전도율, 증발잔유물, 전파강도도 측정할 수 있으며 웹상에서 계측데이터 확인, 물고기 육성상황 기록, 기계학습을 이용한 육성상황 예상 등이 가능한 것으로 알려졌다.
아이엔터는 어부의 감이나 경험에 의존하던 어업 현장에 IoT를 도입해 센서로 취득한 데이터를 해석함으로써 수질 이상감지 및 어획량 증가가 가능할 것으로 기대하고 있다.

5G 기술 활용이 핵심…
4G/LTE는 휴대전화 이용이 주류를 이루었으나 5G는 매우 광범위한 영역에서 활용될 것으로 기대되고 있다.
기술적으로는 29GHz대 등 고주파수가 사용됨에 따라 고주파 통신기술이 필수적으로 요구된다.
2019년에는 세계적으로 와이파이(Wi-Fi) 등에 근접한 서브 6GHz대부터 정비가 시작되고 2020년에는 28GHz대, 장기적으로는 36GHz 이상까지 이용될 것으로 예상되고 있다.
5G는 초당 10기가비트의 고속 대용량, 에러 보정을 포함한 RTT(전송경로에 소요되는 시간) 최대 1밀리초의 저지연, 평방킬로미터당 100만대의 디바이스 연결이 가능한 것으로 알려져 실제로 다양한 기능을 포용하는 유연한 규격으로 운용된다.
이에 따라 이용할 수 있는 통신 인프라를 자원으로 간주하고 소프트웨어로 네트워크 사양을 결정하는 소프트웨어 정의 네트워크(SDN)가 검토되고 있다.
PCB는 스마트폰 등에 대한 대규모 운용 뿐만 아니라 스마트공장 등에 특화한 통신 인프라 구축을 위해 다양화 및 고기능화가 요구되고 있다.
2019년 상반기에는 글로벌 5G 투자가 다소 지연되고 있는 것으로 파악되나 서울을 비롯해 미국 캘리포니아(California), 중국 선전(Shenzhen), 일본 도쿄(Tokyo) 등에서 설비투자가 진행됐으며 연말에는 도시와 스마트폰에서 서브 6GHz대 이용이 시작될 것으로 예상되고 있다.
고주파용 PCB는 방위 등 특수용도에만 사용됐으나 자동차에 탑재하는 밀리파 레이더 등으로 용도가 서서히 확대되고 있다.
그러나 세계적으로 측정법 및 사양이 정해지지 않아 개별 생산기업의 독자적인 기준이 선행하고 있는 문제점이 제기되고 있다.
기판소재도 MPI(Modified Polyimide), LCP(Liquid Crystal Polymer), 불소수지 기판 등이 다양하게 사용되고 있어 실질적 표준이 없는 것으로 파악되고 있다.
일본에서는 전자회로공업협회(JPCA)가 표준화를 위한 활동에 나서고 있으며 기술자료를 공표할 예정이다.
세계 최초로 국제표준화를 목표로 하는 것으로 업스트림 및 다운스트림과의 연계도 기대하고 있다.
300GHz 이상의 대역을 포함한 연구개발도 진행하고 있으며 국제제휴, 산학연계 등을 통한 고주파 기술 관련대책에 박차를 가하고 있다.

차세대 자동차 대응기술 혁신…
자동차산업은 연결(Connectivity), 자율주행(Autonomous), 공유(Sharing), 전기구동(Electrification)을 지칭하는 CASE가 가속화되고 있다.
2020년에는 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance Systems) 탑재비율이 50%를 넘어서고 자율주행 상용이용이 확대될 것으로 예상되고 있다.
센서 디바이스는 기능안전을 충족하는 장황성 확보가 이루어지고 PCB 탑재가 증가할 것으로 예측되고 있다.
최근에는 자동차 범용통신(V2X)에 앞서 긴급통신 시스템(e-Call)에 따라 4G/LTE를 이용하는 통신기기 보급이 급속도로 확대되고 있다.
자동차 공유에는 스마트폰과 자동차를 클라우드로 연결하는 방법이 채용되고 있다.
보안성이 우수한 근거리 무선통신(NFC)을 이용하는 움직임도 나타나고 있으며 인포테인먼트와 연결하거나 스마트폰 무선충전을 포함한 스마트폰 연결기기를 탑재한 자동차도 등장하고 있다.
전기구동과 관련해서는 기간전원라인 대전압화, 와이어하니스 증가에 대응한 통신용 FPC화 등 PCB 탑재량이 늘어나고 있다.
자동차 뿐만 아니라 철도, 항공기, 선박 등도 스마트화가 진행되고 있다.
특히, 철도는 600볼트 이상에 달하는 고전압으로 고효율 및 고온동작에 대응하는 SiC(Silicon Carbide) 파워반도체가 탑재되고 있으며 고내열성 세라믹기판 등 기판도 기술 혁신이 이루어지고 있다.

LiB, xEV·재생에너지 관련투자 활발
배터리는 보급이 확대되는 전기자동차(EV)를 비롯해 하이브리드자동차(HV), 플러그인하이브리드자동차(PHEV) 등 xEV용, 출력이 불안정한 재생에너지 도입 확대에 따른 전력수급 조정, 출력변동 대책용으로 사용되고 있다.
특히, LiB(리튬이온전지)는 xEV 항속거리 연장, 안전한 스마트 사회 실현을 위한 필수요소로 부상함에 따라 양극재, 음극재, 전해액, 분리막에 대한 R&D가 활발해지고 있다.
글로벌 LiB용 소재 시장은 2018년 24조원으로 사상 최초로 20조원을 돌파했으며 2022년에는 46조원으로 2배 이상으로 확대될 것으로 예상되고 있다.
소형 용도에 비해 대당 배터리 사용량이 많은 대형 용도가 신장하면서 사용량이 늘어나고 있기 때문이다.
특히, 세계적인 환경규제 강화로 xEV용 시장이 확대되고 있으며 화력발전에 대한 반발로 풍력발전을 비롯한 재생에너지 도입이 가속화되면서 전력 저장 시스템 설치도 증가하고 있다.
이에 따라 배터리 소재 생산기업들은 신규 공장 건설을 포함해 설비투자를 적극 추진하고 있다.
고용량화를 좌우하는 양극재는 2022년 세계 수요가 2018년에 비해 1.8배 확대될 것으로 예상되고 있다.
EV용 양극재는 니켈(Ni), 망간(Mg), 코발트(Co)로 이루어진 삼원계가 주류를 이루고 있다. 코발트산리튬은 각형 및 라미네이트형 LiB용으로 수요가 꾸준히 증가하고 있으며 망간산리튬은 납축전지를 대체하고 있는 중국 EV 트럭에 LiB가 채용되면서 수요가 늘어나고 있다.
인산철리튬은 중국에서 xEV 승용차, EV 버스 등 대형 용도가 주류를 이루고 있으나 유럽에서는 자동차의 ISG(Idle Stop & Go)용, 전력 저장 시스템용으로 채용되고 있다.
니켈 비율을 높인 하이니켈(High-Ni)은 전동공구용에 이어 하이엔드(High-end) EV용 채용이 확대되고 있다.
음극재는 주류인 카본(Carbon)계와 함께 고용량화가 가능한 실리콘(Silicone)계가 주목받고 있으며 실용화 기술 개발이 가속화되고 있어 2022년 수요가 2배로 확대될 것으로 예상되고 있다.
전해액 수요도 2배 늘어날 것으로 예측되고 있다.
전해액은 xEV 시장이 성장함에 따라 수요가 신장하고 있으나 유럽은 화학물질 규제로 반입이 어려워짐과 동시에 수송 및 품질보증 문제가 발생해 수요지에서 직접 생산하는 사례가 증가할 가능성이 높아지고 있다.
이에 따라 한국, 중국, 일본기업들은 앞으로 유럽 자동차 생산기업을 공략하기 위해 유럽에서 생산을 확대할 것으로 예상되고 있다.
분리막은 폴리올레핀(Polyolefin) 미당공막이 주류를 이루고 있으며 xEV용은 표면을 코팅해 내열성, 내산화성과 함께 안전성을 향상시킨 고기능제품 수요가 늘어나면서 2022년 시장규모가 2.1배 성장할 것으로 예측되고 있다.
차세대 배터리로 주목받고 있는 전고체전지 개발도 적극화하고 있다.
LiB 전해액은 주로 가연성 유기화합물을 이용함에 따라 안전성에 문제가 있고 배터리를 사용할 수 있는 온도범위에도 제약이 있으나 전고체전지는 고체 전해질로 전환함으로써 전해질이 끓어오르거나 폭발할 위험성이 없는 것으로 파악되고 있다. 저온에서 LiB에 비해 성능 저하가 적은 것이 특징이다.
전고체전지 개발기업은 주로 산화물계 또는 산화물계 무기소재를 채용하고 있으나 수지계 소재로 수지화를 추진하는 사례도 등장하고 있다.
장기적으로는 자동차 및 전력 인프라용으로 보급될 것으로 기대되고 있다.

회로기판 기술 진화 가속화
초스마트 사회는 데이터화, 통신, 축적·해석, 현실에 대한 피드백으로 이루어지며 개별영역을 전자기기가 담당하는 가운데 용도에 적합한 PCB가 기반으로 이용되고 있다.
데이터화는 대부분 센서가 실행하고 있다.
통신에서 에지(Edge)는 소형 및 경량화가 진행되고 있으며 인프라는 게이트웨이에서 네트워크까지 강인한 시스템이 필요한 것으로 파악되고 있다.
아울러 고주파 기술이 보편화됨에 따라 기판소재의 다양화, 매크로셀부터 펨토셀까지 이용영역에 적합한 안테나 설계가 요구되고 있다.
데이터 축적·해석은 클라우드를 구성하는 데이터센터와 함께 에지 서버나 센서 부근에서 이루어지고 있다.
클라우드는 전원회로 대전력화, 대전류직류 등에 대한 대응이, 에지는 소형·고집적화, AI 기술의 딥러닝 전용 칩 등 칩 혼재에 따라 세밀한 전원 제어에 대응할 수 있는 기판 설계가 요구되고 있다.
피드백은 직접적인 기기제어 뿐만 아니라 디스플레이, 스피커, 커뮤니케이션 로봇 등 다양한 인포테인먼트도 이용되고 있다.
M2M(Machine to Machine) 통신제어는 기기 내 지연이 중요한 요소로 부상하고 있어 기기 내 통신의 고주파화, 변환손실 감축이 필수적으로 요구되고 있다.
혹독한 환경에서 이용하기 위한 내후성, 내열성, 봉인기술과의 복합 등 PCB 다양화도 진행되고 있다.

의료·헬스케어 분야 적용 확대
최근에는 생활과 밀접한 의료·헬스케어 영역에서 전자기술 이용에 대한 기대가 높아지고 있다.
이미 페이스메이커에 무선통신 기능을 부여해 병원에서 실시간으로 감시하는 등 대책이 이루어지고 있는 것으로 알려졌다.
인체에 사용하기 위해서는 생체적합성, 플렉서블성이 요구되며 신규 용도로 일회용 등이 개발될 것으로 예상되고 있다.
세계 의료비 지출은 전체 GDP(국내총생산)의 10%에 달하고 있으며 앞으로 고령화가 가속화됨에 따라 의료기기와 전자기술 연계가 확대될 것이 확실시되고 있다.
투약을 약품 딜리버리, 전자제어 패치로 수행함으로써 정확도를 높이고 사용량을 억제하는 등 코스트 및 신체적인 부담을 줄이기 위한 기술도 개발되고 있다.
플렉서블 일렉트로닉스는 FPC(Flexible Printed Circuit)가 발전함과 동시에 탑재기술도 진화하고 있다.
특히, 저온 탑재에서는 섭씨 80도 대응이 실용화되고 있으며 PET(Polyethylene Terephthalate) 기판이 이용되기 시작했다.
유기막을 이용한 바이오센서 등은 상온 탑재를 요구하는 움직임이 있어 도전성 페이스트, 국소부위 가열 등 다양한 방법이 시도되고 있다.
전자부품 소형화도 큰 흐름으로 자리 잡고 있다.
특히, 콘덴서는 1608 등 대형제품 생산을 축소하거나 종료하는 사례가 잇따르고 있고 동시에 0603 이하의 소형제품에 대한 요구가 높아지고 있다. 그러나 기존 설비로 대응하기 어려운 문제점이 있어 생산라인 교체가 불가피해지고 있다.
후지(Fuji), 야마하모터(Yamaha Motor), 주키(JUKI) 등이 가입한 일본 로봇공업협회는 2018년 JARAS1014(ELS 통신사양) 공통규격을 제정하고 기반정보 등 M2M 연계를 표준화했다.
대응장치 혼합가동 및 반송에 대응해 번잡한 라인 가동에서 유연하고 평이한 설비 이용으로 변혁함으로써 변종변량생산, 부품 소형화, 현장부담 경감에 기여하고 있다.

표, 그래프: <소재 접합기술 특허 출원건수 순위, 소재·부품 특허 출원건수 순위 변화>

<화학저널 2019년 8월 19일>