탄소원자만으로 이루어진 탄소나노튜브는 21세기의 나노테크놀로지를 선도하는 가장 중요한 재료로 한국이 선두그룹에 동참하기 위해서는 반드시 나노튜브의 합성기술 확보가 절실한 실정이다. 그러나 선진국들은 이미 대량합성 기술을 확보하고 특허로 보호하고 있어 선진연구의 단순모방이나 변형만으로는 부족하며, 독특한 원천합성기술 개발이 요구되고 있다. 국내에서는 1998년 이후로 탄소나노튜브에 대한 중요성이 인식되어 일부대학을 중심으로 탄소나노튜브 합성에 대한 연구가 진행돼왔다. 특허출원건수도 1999년 급격히 증가해 현재까지 98건이 출원되었고 2000년초 특허청를 중심으로 구성된 나노복합재료 신기술연구회 모임에는 산학연 관계자를 포함 90명의 회원들이 적극참여해 특허기술정보를 공유하고 있다. 국내의 일부기업은 원천기술 및 대량생산기술을 확보해 9월경 일부제품에 대한 시험생산을 예정하고 있으며, 1-2년의 시험생산단계를 거쳐 본격적인 대량생산이 시작된다면 외국과의 가격경쟁은 더욱 치열해지고 2005년에는 400억달러 정도 예상하고 있는 디스플레이 시장이나 광기능성 소자부품소재, 수소저장 연료전지, 나노복합체 분야까지 응용분야를 넓히게 되어 새로운 소재산업의 경쟁력을 갖추게 될 예정이다. 1997년 특허출원건수는 전무한 상태이고 1998년부터 증가하기 시작해 내국인 4건, 외국인 13건으로 총 17건이며, 1999년에는 급격히 증가해 군산대 연구팀의 탄소나노튜브의 대량합성을 위한 화학기상 증착장치 등을 위시해 내국인 50건, 외국인 15건으로 총65건이 출원돼 국내의 연구개발도 활발히 진행되고 있다. 그리고 2000년 3월 기준으로 현재 총 16건이 출원된 상태이며 2000년 말까지 70여건 이상이 출원된 것으로 추정되고 있다. 2000년 초 특허청에서 나노테크분야의 산학연 관계자들 중심으로 이루어진 인터넷 커뮤니티 나노복합재료 신기술연구회는 이미 회원이 90명에 달하고 있으며 서로간에 특허정보 및 산업분야에 대한 토론의 장으로 활용되고 있다. 산업계에서는 일진나노텍이 10개 학연기관들과 공동으로 합성분야 및 응용분야에 이르기까지 빠르게 진행하고 있으며, 현재 특허는 약 55편 국내출원되어 있고 해외출원은 미국, 일본, 유럽, 중국등에 약 25편 출원한 상태이다. 최근에는 나노튜브의 양산기술을 확보해 9월경에는 일부제품 시험가동에 들어갈 예정이고 2002년에는 세계시장을 목표로 양질의 대량생산을 계획하고 있다. 응용분야로는 우선적으로 수소저장, 복합재료, 전지분야를 1차목표로 삼고 외국관련기관과 공동연구중에 있으며, 차후에는 디스플레이분야에 참여할 예정이다. 국내의 에미터(emitter) 응용기술 개발은 지금까지 주로 FED 응용에 관심이 집중되어 있었다. 최근에 보고된 9인치 크기의 스크린 프린팅법에 의한 초기수준의 FED 개발은 외국에 비해 손색이 없는 수준이지만 전반적인 에미터 응용을 비롯한 각종 응용연구 수준은 아직도 선진국에 비해 크게 뒤진 상태이다. 특히, FED 제작에 실제로 사용된 탄소나노튜브는 외국에서 합성한 것을 구입하여 사용한 것이어서 국내에서 경쟁력있는 제품생산이 필수적으로 요구되고 있다. 국내의 탄소나노튜브의 대량합성과 응용기술을 선진국과 비교해 우위에 있다고 판단되는 기술은 열CVD법에 의한 고순도 탄소나노튜브 대면적 합성과 FED응용기술뿐이고 대부분이 열세에 있다. 그러나 대량생산방법에서는 기상합성법과 CVD법이 우선되고 있는 실정이므로 이 분야에 대한 원천기술을 조기에 확보하고 신속한 사업추진을 한다면 2년내에 시장에서 경쟁력이 생길 수 있다고 판단되고 있다. 탄소나노튜브 응용을 위해 가장 먼저 선행되어야 할 기술은 대량 합성이다. 신소재 응용기술개발을 위해서 시료를 원활하게 공급할 수 있도록 국내기업이 빠른시간내에 대량생산에 성공하여야 하며, 따라서 현재 고순도제품은 g당 100-1000달러 이상의 비싼 가격을 10달러 이하로 낮출 수 있도록 경쟁력을 키워야 할 전망이이다. 나아가 특허를 통한 원천기술의 확보와 생산기술의 노하우를 지속적으로 축적하여 고품질의 제품을 제조하여야 하며, 복합적인 응용분야에 대한 대응도 동시다발적으로 이루어 진다면 Nanocomposite등과 같은 타분야에 미치는 파급효과가 아주 크다고 할 수 있다. 탄소나노튜브 대량합성기술은 각종 전자방출원의 제작과 직결되어 있고 삼성종합기술원, 삼성SDI, LG 전자, 오리온전기 등의 디스플레이 전문업체가 이러한 응용에 커다란 관심을 가지고 있다. 현재 디스플레이시장에서 FED가 차지하는 규모는 2005년 10억달러로 예상하고 있으나, 탄소나노튜브를 이용해 대형 FED가 가능하면 노트북PC 등 소형 이동용 전자시스템에 탑재가 가능하여 디스플레이 시장규모가 2005년 400억달러 정도로(SRI data) 확대될 것으로 예상된다. 이외에도 광기능성 소자 부품소재, 고성능, 저가격의 평판디스플레이, 캠코더용 view finder, 항공기 및 자동차의 계기판, 각종 휴대용 정보통신기기, CRT, 컴퓨터 모니터 등에서 응용이 기대되고 있다. <Chemical Daily News 2001/09/13> |
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