최근 나노기술 개발열기가 산·학·연·관의 깊은 관심으로 한층 더해가고 있다. 탄소나노튜브는 각종 디스플레이 기기, 연료전지, 2차전지, 의료기기, 테라급 반도체 등의 소재 뿐만 아니라 초소형 전자기계시스템에 있어 나노 기어, 스위치 등으로의 응용 연구도 활발히 이루어지고 있다. 탄소나노튜브의 기술부문에서 탄소나노튜브의 합성과 에미터 응용에 관한 연구는 미국·일본 등 선진국에서 국내 연구팀보다 수년 앞서서 활발히 수행하고 있지만 국내외적으로 탄소나노튜브 합성에 있어서 고품질 탄소나노튜브의 구조제어된 수직배향 합성기술, 저온 합성기술, single-walled 탄소나노튜브의 대량합성기술 등을 실현시키기 위해서는 해결해야 할 문제점들이 많다. 현재 국내 연구팀의 CVD를 이용한 탄소나노튜브의 합성기술은 선진국과 거의 동등한 수준에 도달했지만 대량생산 기술과 single-walled 탄소나노튜브 합성법 등에서는 전반적으로 뒤쳐진 상태이다. 국내의 에미터 응용기술 개발은 주로 FED(Field Emission Divice) 응용에 관심이 집중되어 왔으며 특허출원도 다른 분야에 비해 많으나, 전반적인 에미터 응용을 비롯한 각종 응용연구 수준은 아직도 선진국에 비해 크게 뒤져있는 상태이다. 국내외적으로 기판에 수직 배향된 탄소나노튜브를 이용한 FED 개발은 보고된 바 없으며, FED 이외의 다른 백색광원, CRD 전자방출원, VFD 등의 전자방출시스템에 관한 연구는 아직 시작단계에 머물고 있다. 탄소나노튜브의 국가별 유망용도는 각국의 기술적 특성에 맞게 다양한 분야에서 유망용도가 정해졌다는 것을 알 수 있으며 특히, 한국은 FED, EMI/RFI 차폐, 전자부품 등의 분야가 유망할 것으로 예상된다. 특허 출원은 미국·일본·한국이 1999년에, 유럽은 2000년 출원건수가 최고에 달했으나 그 이후에는 유럽을 제외하고는 다소 감소하는 경향을 보이며 전체적인 출원건수에 있어서는 한국이 가장 많다. 출원건수가 다소 감소하는 경향은 탄소나노튜브의 합성법과 이의 응용분야에 대한 기술의 한계에 기인한 것으로 판단된다. 한국이 전체적인 출원건수에 있어서 가장 많지만, 탄소나노튜브 합성법과 관련된 원천기술은 대부분 미국·일본이 갖고 있다는 점에서 문제점으로 지적되고 있다. 나노기술 관련 출원은 매년 급증하고 있다는 것을 알 수 있으나, 나노기술 중 탄소나노튜브관련 분야가 차지하는 비중은 1999년을 기점으로 점차 낮아지고 있다. 1999년의 초기 기술 선점시점의 과다 방어출원이 점차 기술력 위주의 출원으로 바뀌고 있기 때문으로 판단된다. 일진나노텍이 1999년에 최다 출원했고 이후 탄소나노튜브 합성법에 관한 기술 한계로 인해 출원이 감소하는 경향을 보이는 반면, 삼성SDI는 출원 감소폭이 작고, LG전자는 계속 출원이 증가하고 있다. 현재 기술로 어느 정도 한계에 달한 합성법에 관한 출원보다는 합성법의 응용분야로 출원이 많아지기 때문으로 파악된다. 1997년에는 외국인 출원비율이 75%에 달했으나 이후 급감해 10% 대에서 움직이고 있는데, 외국인의 출원건수는 거의 일정하나 국내인 출원건수가 급증했기 때문으로 분석된다. 탄소나노튜브에 관한 출원 중 대표적으로 합성, 전자방출(FED 포함), 각종 전자소자에 관한 출원을 비교해보면, 합성법은 1999년에 급증했다 이후 감소했는데 현재의 기술적 한계를 나타내는 것으로 평가되고 있다. 탄소나노튜브 분야의 기술적 발전을 위해 해결해야 할 중요한 과제로 지적되고 있다. 응용분야 중에서는 전자방출 분야에서 가장 많았고, 특히 FED 분야에서 두드러졌다. 탄소를 10억분의 1단위의 초미세 튜브형태로 가공한 탄소나노튜브는 전자방출 특성과 화학적·기계적 특성이 우수한 차세대 전자재료로서 많게는 1g당 1000달러 이상을 호가하는 고부가가치의 첨단 소재로 발광소자, 메모리 소자, 수소전지 등에 응용할 수 있다. 현재 미국을 비롯한 세계 각국이 정부 주도로 연구개발에 투자하고 있지만 아직까지는 경쟁력 있는 대량 생산기술을 확보한 곳은 세계적으로 그리 많지 않기 때문에 기술확보가 매우 중요한 것으로 지적되고 있다. 탄소나노튜브는 현재까지 연구용도로 많이 쓰이나 앞으로 5년 안에 복합체, LCD/CRT용 field emitter, 에너지 저장(수소저장 및 2차전지) 분야에서 시장성을 확보할 전망이며, 특히 디스플레이분야에서 FED가 차지하는 시장규모가 2005년에는 10억달러에 이를 것이라 예상되고 있다. 표, 그래프: | 탄소나노튜브 유망용도 | 탄소나노튜브 특허 출원현황 | <Chemical Daily News 2002/04/23> |
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