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한국에 떼돈 안길 획기적 기술… 대단하네
소재·바이오 등 접목 땐 파급력 확대[원천기술 강국 만들자] 나노공학, 한계를 뚫는다글로벌 시장 연 20% 성장세… 2016년 1조6000억 달러로 국가간 선점 경쟁 뜨거워초고압 컴팩트 전력케이블 나노 적용 줄기세포 배양 등 한국도 기술개발 지원 총력
황정원기자 garden@sed.co.kr
대한전선 직원이 초고압 케이블을 생산하고 있다. 윤호규 고려대 교수팀은 최근 해외시장 개척을 위해 기존보다 15% 이상 절연층의 두께가 감소한 초고압 컴팩트 전력케이블 개발에 착수했다. 사진제공=산업기술평가관리원
'2.6mm 를 줄여라'
초고압 전류를 차단하려면 전력케이블 피복은 일정한 두께가 필요하다. 그래서 절연효과를 그대로 유지하면서 얇게 하는 게 기술경쟁력이다.
세계적인 기술 다툼이 벌어지고 있는 가운데 한국은 나노기술을 활용해 절연층의 두께를 15% 이상 줄인 초고압 컴팩트 전력케이블 개발에 나섰다. 이를 위해 최근 윤호규 고려대학교 교수팀과 대한전선, 제이오, 경원소재 등이 뭉쳤다. 기술의 한계를 뚫어 더 가볍고 더 싼 초고압 케이블을 만들려는 야심찬 프로젝트가 시작된 것이다.
윤 교수팀은 기존 절연소재인 카본블랙 대신 탄소나노튜브나 탄소나노플레이트 등의 나노카본 소재를 이용, 두께를 17mm에서 14.4mm 이내로 만들 방침이다. 단순히 절연층 두께를 줄이는 게 아니라 절연성능을 강화하는게 목표다. 성공하면 해외시장 진입장벽으로 작용하고 있는 케이블 두께의 한계를 혁파하는 위업을 달성하게 된다.
이처럼 나노기술이 주요 산업영역에 적용되면서 바이오ㆍ에너지ㆍ환경 등의 기존 기술과 나노기술을 융복합화하는 나노융합기술이 새로운 원천기술로 주목받고 있다. 나노기술은 소재 등을 나노미터(10억분의 1) 크기의 범주에서 조작ㆍ분석하고 미세하게 가공하는 첨단공법이다. 나노기술이 발달하면 기존 제품을 획기적으로 개선하거나 새로운 개념의 제품 창출이 가능하다.
13일 산업기술평가관리원(KEIT)의 신산업-주력산업 산업융합원천 연구개발(R&D) 전략 보고서에 따르면 글로벌 나노융합산업 시장은 2010년 5,530억달러에서 연평균 19.9% 성장해 2016년에는 1조6,465달러 수준에 이를 전망이다. 이에 따라 막대한 시장을 선점하기 위한 국가간 경쟁도 점점 치열해지고 있다.
KEIT의 한 관계자는 "나노융합산업은 초기 인프라 확보를 위해 막대한 투자비가 소요되고 기술적 위험도가 크지만 기술ㆍ산업적 파급력이 크다"면서 "나노기술을 기반으로 우리의 주력기술을 접목해 고부가가치화 시키면 패러다임의 전환을 통해 성장의 견인차가 될 수 있을 것"이라고 말했다.
윤 교수팀이 개발을 시작한 '초평활 나노 반도전 소재 기반 154kV급 초고압 컴팩트 전력케이블 시제품 개발' 과제는 KEIT의 산업융합원천기술개발사업의 지원 대상이다. 총 개발기간 5년에 약 100억원이 투입된다. 김민환 KEIT 책임연구원은 "연 2회 연구진척과 연구비 집행 등의 진도점검과 실적평가를 하는 신호등 평가체계를 운영하고 실시간 통합연구비관리시스템(RCMS)을 통해 R&D 사업비의 투명성과 효율성 확보에 힘쓰고 있다"고 설명했다.
처음 3년은 초평활 반도전층 소재 기술 개발에 집중하고 이후 2년간은 이를 적용한 전력케이블을 실제 제조할 계획이다. 윤 교수는 "관련 시장은 2020년까지 매년 11% 성장할 것으로 예측된다"며 "무게도 가벼워지고 가격도 싸져 세계 시장 개척에 유리한 고지를 점할 것"이라고 밝혔다.
초고압 전력케이블 뿐만 아니라 나노기술은 바이오분야에서도 대량증식이 어려운 줄기세포의 기술적 한계를 일거에 타파할 수 있는 핵심 키다. 줄기세포를 배양하는 표면을 나노기술을 이용해 조절하면 배양 횟수를 늘릴 수 있기 때문이다. 줄기세포를 산업적으로 이용하기 위해서는 충분한 양을 배양할 수 있어야 한다. 하지만 배아줄기세포는 비용이 매우 고가인데다 성체줄기세포는 제대배양 횟수가 정해져 있어 대량 증식이 어렵다.
바이오나노기술로 줄기세포를 양산할 수 있게 되면 줄기세포 보급이 확대되고 비용도 떨어지게 된다. 세포치료, 조직공학, 바이오인공장기, 신약검색 등 줄기세포를 사용하는 전 분야에서 핵심 기반기술로 사용될 수 있음은 물론이다. 2020년 11조4,000억원 규모로 성장할 것으로 전망되는 줄기세포 배양시장에서 한국이 주도권을 쥐는 것도 가능해진다.
고려대 생체의공학과 나노바이오계면 연구실 이규백 교수팀이 지난 6월 산업기술평가관리원으로부터 약 98억원의 출연금을 받아 총 개발기간 3년을 목표로 연구에 착수한 이유도 여기에 있다. 프로젝트명은 '표면나노구조 제어기술 기반 줄기세포 배양시스템' 개발. 나노융합산업연구조합이 총괄주관하는 이 개발 사업에는 메디포스트, 나노바이오시스, 차바이오앤디오스텍 등과 고려대, 포항공대, 중앙대 등이 힘을 합치고 있다.
이 교수는 "최적화된 나노구조를 찾아내는 게 난제지만 줄기세포 1위 기업들과 같이 연구하고 있어 줄기세포의 분화를 미세하게 콘트롤해 기존 증식배양의 한계를 극복할 수 있을 것으로 기대한다"고 자신했다. 그는 또 "양산기술도 같이 개발하고 있어 세계적인 경쟁력을 갖는데 유리하다"고 강조했다.
전문가들은 나노기술 분야 중 나노소재가 실용화가 가장 활발하게 진행되면서 차세대 융합기술로 각광받을 것으로 내다보고 있다. 단순 생활소재 분야에서 디스플레이, 반도체, 이차전지, 태양전지 등 전자재료, 에너지 소재, 각종 기계구조용 소재로 응용범위가 확대되고 있어서다.
특히 자동차 분야에서는 초경량 고강도 소재의 필요성이 높아지고 있다. 2010년 127억달러에서 연평균 33% 성장해 2016년에는 703억달러로 커질 것으로 예상된다. 나노바이오 시장역시 2010년 1,838억달러에서 연평균 13.8% 성장해 2016년에는 3,984억달러에 이를 것으로 추산된다.
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