■ 기술의 개요

◇ 기술의 정의 및 분류

건식코팅(Dry Coating) 기술은 습식코팅(Wet Coating)에 대비되는 것으로 진공 또는 특정 기체 분위기에서 물질을 증발시켜 기판에 피막을 제조하는 기술이다. 이 기술은 증발, 스퍼터링, 이온플레이팅 및 이온빔 증착으로 구분되며 좁은 의미로 물리증착(PVD, Physical Vapor Deposition)이라 부른다. 건식코팅은 폐수나 유해가스를 배출하지 않는 환경 친화적인 공정이라는 장점이 있다.

▲ 건식코팅 기술 분류.

◇ 작동원리 및 적용부품

건식코팅은 진공 또는 특정기체 분위기에서 코팅시키고자 하는 물질을 기화 또는 승화시켜서 원자 또는 분자 단위로 기판 표면에 응고되도록 함으로써 피막을 형성시키는 것으로 증발과 이송 그리고 응축의 3단계 공정을 거쳐 이루어진다.

○ 1단계

증발 또는 승화에 의한 증발 대상 물질의 증기화(Vaporization)

○ 2단계

기화된 원자 또는 분자의 증발원으로부터 기판으로의 이송Transfer)

○ 3단계

상기 입자들의 기판에의 증착(Deposition) 및 기판 표면상에서의 증착입자들의 재배열(Rearrangement) 또는 결합상태 변경(Modification)

상기의 과정 중 증기 이송 단계에서 증기를 이온화시키거나 또는 기판에 바이어스 전압을 인가하는 방법을 이용할 수 있으며 반응 가스를 주입하는 반응성 증착을 통해 산화물이나 질화물 등의 화합물 박막 제조도 가능하다. 건식코팅은 모바일기기나 디스플레이 부품은 물론 각종 장식품을 비롯한 외관 코팅, 에너지 소재, 자동차 부품, 생체재료나 광학부품 등 산업현장은 물론 우리의 실생활과 관련된 다양한 분야에 적용되고 있다.

▲ 건식코팅에 의한 피막 제조의 원리.

■ 기술의 환경변화 및 중요성

◇ 친환경 건식코팅 공정 관련 연구활동 증가

21세기에 들어와 자원과 에너지 그리고 환경 문제가 이슈화되면서 건식코팅에서도 이러한 이슈에 대응하기 위한 노력이 진행되고 있다. 선진국에서는 일찍부터 태양전지용 박막 소재 개발에 박차를 가하고 있고 친환경 공정 개발에 많은 투자를 하고 있다.

◇ 수요산업의 기술변화 가속화에 대응한 새로운 건식코팅 필요

휴대폰과 같은 모바일 기기와 디스플레이 산업의 빠른 기술개발 속도 및 실용화와 더불어 건식코팅에서도 이에 대응하기 위한 신기술이 속속 등장하고 있다. 이와 함께 코팅 시장도 기존의 특성 향상 위주에서 디자인 중심 및 소비자 성향에 대응하는 전략으로 패러다임이 변화되고 있다.

◇ 건식코팅에서의 원가 저감 요구 증가

개발도상국의 급격한 산업화로 원료 및 소재 확보를 위한 경쟁이 치열하며, 자동차 부품을 중심으로 건식코팅 소재에 대한 원가 저감 요구가 그 어느 때보다도 높아지고 있다. 건식코팅은 아직까지 습식 코팅에 비해 제조 원가가 높기 때문에 이를 극복하기 위한 노력이 다방면에서 이루어지고 있다. 코팅 소스의 경우 광폭 및 고속화를 통한 원가 저감 노력이 경주되고 있고, 공정 생략 및 일관공정 개발 그리고 저렴한 소재를 이용하는 연구가 진행되고 있다.

◇ 지속가능 및 원천기술 확보 경쟁 치열

건식코팅을 비롯한 코팅 또는 표면개질을 통해 구현되는 표면소재는 크게 구조표면소재와 기능표면소재로 구분할 수 있다. 구조표면소재의 경우 지속가능(Sustainable) 여부와 친환경 그리고 에너지 저감 공정기술이 이슈화되어 있고 지속가능한 새로운 패러다임의 소재를 개발하기 위한 경쟁이 치열한 상태이다. 또한 기능표면소재에서도 세계 1등(World Top) 기술만이 생존하는 산업 환경에 직면하여 원천기술 개발을 통한 시장 선점과 글로벌 리더(Leader)가 되기 위한 노력이 치열하다.

■ 기술분야별 동향

건식코팅의 기술동향은 ‘소재의 가공과 청정’, ‘증발원 및 코팅 공정’, ‘증착물질 및 적용 기술’로 구분하여 기술했다.

◇ 소재 가공 및 청정 기술

건식코팅 적용시에는 소재의 선정과 가공 및 청정(Cleaning) 기술이 중요하다. 특히 기판의 청정은 소재와 피막의 밀착력에 가장 큰 영향을 주므로 제품의 특성과 수명을 결정하는 중요한 인자이다. 건식코팅에서의 청정 공정은 진공 용기에 장입하기 전에 오일과 같은 불순물을 제거하는 공정과 진공용기에서 이루어지는 산화막 제거 공정으로 구분된다. 산화막의 제거에는 일반적으로 글로 방전(Glow Discharge)을 이용하는 경우가 많았으나 현재는 에칭 속도를 대폭 향상시킨 역 마그네트론(Inverse Magnetron) 방식의 플라즈마 소스와 고밀도 선형 이온빔 소스 등이 실용화되어 있다.

▲ 기판 청정용 플라즈마 소스 기술 및 발전 방향.

◇ 증발원 및 코팅 공정 기술

증발원은 물질을 증기화시키는 장치로 가열을 이용한 열증발원과 운동량 전달에 의에 증기화시키는 스퍼터링 증발원 그리고 아크에 의에 증기를 발생시키는 아크 증발원으로 나눌 수 있다. 다음 그림은 다양한 증발원의 사진 또는 개략도를 나타낸 것이다. 증발원은 궁극적으로 코팅공정과 연관되어 있으며 제품의 특성 향상을 위해 중요한 요소 기술의 하나이다. 증발 공정에 사용되는 열 증발원은 저항가열 증발원과 전자빔 증발원, 유도가열 증발원이 있고 1980년 이후 등장한 레이저빔 증발원이 있다.

▲ 각종 증발원 사진 또는 개략도.

저항가열 증발원은 전통적으로 거울과 같은 광학부품의 제조와 포장지의 반사막 또는 배리어(Barrier) 코팅 등에 이용되었다. 최근에는 모바일 부품과 같은 소형 부품의 메탈라이징이나 장식성 외관 코팅에 많이 사용된다.

전자빔 증발원은 산화물 증발이 가능하여 광학이나 디스플레이용 소형 윈도우 부품의 무반사 코팅에 주로 이용되며, 롤투롤(Roll-to-Roll) 설비나 연속코팅 설비(In-line Coating System)와 같은 고속 및 대용량 증발이 요구되는 설비에 많이 이용되고 있다.

스퍼터링에 사용되는 스퍼터링 증발원은 디스플레이용 투명도전막 제조와 함께 산업 현장에서 가장 널리 사용되고 있다. 초기에 이극 또는 삼극 스퍼티링이 사용되다가 1970년대에 마그네트론 스퍼터링이 등장하면서 스퍼터링 기술의 표준으로 자리 잡았다.

마그네트론 스퍼터링은 크게 소스 특성 향상과 피막 특성 형상의 2가지 방향으로 기술개발이 이루어졌다. 소스 특성 향상은 증발율의 향상과 타겟의 수율을 증가시키기 위한 연구로 분류된다. 증발율 향상을 위해서는 불활성 가스를 사용하지 않고도 스퍼터링이 가능한 자기 스퍼터링(Self-sustained Sputtering) 기술이 개발되어 Cu(구리), Ag(은) 및 Au(금)와 같은 스퍼터율이 높은 대부분의 물질에 대해서는 성공하였다. 타겟 수율 향상을 위해서는 자석의 형태를 변화시켜 타겟의 수율을 향상시키거나 영구자석을 회전 또는 좌우로 연속적으로 이동시킴으로써 타겟 표면 전체를 이용하는 방법 등이 개발되어 있다.

박막 특성 향상 관련 연구는 마그네트론을 변형한 비평형 마그네트론(UBM, Unbalanced Magnetron) 스퍼터링 기술과 스퍼터링과 다른 기술을 조합한 복합 공정 기술이 있다. UBM은 외부에 전자석 등을 추가하여 자기장의 세기를 변화시키는 방법으로 증발 물질의 이온화율을 향상시키고자 하는 연구가 주를 이룬다. 복합 공정에서는 스퍼터링과 아크 증발원을 조합하거나 물리증착과 화학증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)을 조합한 기술 등이 개발되어 왔다. 오늘날 산업현장에서는 소스 기술의 경우 원형이나 직사각형 형태의 마그네트론 스퍼터링이 가장 흔하게 사용되고 있으며 회전식 원통형 마그네트론(Rotating Cylindrical Magnetron) 소스의 사용이 증가하고 있다. 피막특성은 복합공정과 함께 HIPIMS(High Power Impulse Magnetron Sputtering) 기술에 대한 연구개발도 활발하다.

▲ 스퍼터링 기술의 발전.

이온플레이팅은 전자빔 방식의 증발을 사용하는 경우와 음극 아크 소스를 이용하는 방식이 개발되어 있다. 전자빔을 이용하는 방식에서는 주로 저전압 대전류의 HCD(Hollow Cathode Discharge) 방식의 이온플레이팅이 사용되고 있다. 음극 아크 소스 방식은 타겟(Target)에 아크를 발생시키고 이때 발생된 아크를 전자기적으로 제어하여 타겟 물질을 떼어내어 증착한다. 이 기술에는 아크 스폿(Spot)이 무질서하게 움직이는 스폿 아크 방식과 아크 자장을 이용하여 아크 스폿을 일정한 트랙에서만 움직이도록 유도하는 조정 아크(Steered Arc) 방식이 있다. 음극 아크 소스는 기본적으로 거대입자(Droplet) 등이 발생하기 쉽기 때문에 미려한 표면을 요구하는 응용분야에서는 어려움이 있었으나 현재는 다양한 여과 아크(Filtered Arc) 소스가 개발되어 산업적인 응용영역을 넓혀가고 있다.

건식코팅이 고진공을 이용하기 때문에 고진공 배기장치 등 고가의 장치를 사용해야 하는데 이를 해결하는 수단으로 등장한 기술로 JVD(Jet Vapor Deposition) 기술이 있다. JVD는 수 Torr의 저진공에서 불활성 가스를 이용하여 두 개의 용기사이의 압력차로부터 증기를 음속의 제트로 만들어 코팅하는 기술이다. 이 기술을 이용하면 금속을 비롯하여 산화물 및 질화물 등의 화합물 박막 제조가 가능하다. 유럽의 철강사가 주축이 되어 설립한 철강관련 연구기관인 CRM(Center for Research in Metallurgy)에서는 저융점 금속의 증발에 JVD를 응용하여 고속 증발하는 기술을 실현하고 이를 강판의 표면처리에 적용하는 연구를 하고 있다. JVD의 또 다른 변형 기술로 전자빔 증발로 증기를 형성하고 수송 가스(Carrier Gas)를 제트로 만들어 증기를 기판으로 향하도록 하는 방식이 있는데 이 기술은 DVD(Directed Vapor Deposition) 방법으로 알려져 있다.

자연모사와 완전화 박막 제조 기술 개발 관건

친환경·초고속 증착·원가 절감 기술 경쟁

◇ 관심 기능에 따른 증착 물질 및 제품별 적용 기술

증착에 사용되는 물질의 형태는 전자빔이나 저항가열 증발에 사용되는 낟알(Granule)이나 와이어 형상의 소재가 있고, 스퍼터링이나 아크에서 사용되는 원형 또는 직사각형의 판재 형상(타겟)이 있다. 스퍼터링 기술이 보편화되면서 세계적으로 증착 소재의 개발과 가공에 대한 기술 개발이 확대되고 있으며 소재의 활용을 극대화하기 위한 기술개발도 함께 진행되고 있다.

건식코팅 공정을 제품에 적용하기 위해서는 요구 특성에 맞는 맞춤형 공정 개발이 필요하다. 코팅 제품의 요구특성은 크게 내식성과 내마모성, 장식성, 광학특성, 전자기 특성 등으로 구분할 수 있다. 이러한 특성에 맞는 물질계와 공정을 최적화하는 것이 주된 연구 테마이다. 건식코팅은 이러한 공정 최적화를 통해 자동차용 소재를 비롯하여 전자부품과 광학부품은 물론 기계 및 금형 소재, 생체 재료용 소재 등에 광범위하게 적용되고 있다.

■ 기술개발의 주요이슈

◇ 자연모사와 완전화 박막 제조 기술

건식코팅 기술은 플라즈마 기술 및 나노코팅 기술을 조합하여 주변 환경과 반응하여 다양한 특성을 구현하는 스마트(Smart) 또는 카멜레온(Chameleon) 코팅소재라는 신 개념의 원천 소재 개발을 위한 연구로 발전하고 있다. 이 연구의 큰 흐름의 동식물의 모양을 인공적으로 구현하는 자연모사 연구가 있다. 자연모사 연구는 마이크로/나노 하이브리드 계층 구조로 발전하여 저마찰 코팅은 물론 코팅 및 표면 개질을 통해 발수 및 친수, 자체청정, 내지문성, 방열성 등의 기능을 구현하는 방향으로 진행되고 있다.

▲ 자연모사 및 응용 기술개발 동향.

한편, 일본과 유럽을 중심으로 완전화 박막에 대한 연구도 활발하다. 완전화 박막 연구는 벌크와 유사(Bulk-like)한 밀도의 피막을 얻는 것과 자연산화막과 같이 치밀한 막을 제조하여 모재를 보호하는 박막, 그리고 완벽하게 제어된 표면 구조를 형성하는 것을 통합하여 일컫는 것이다. Bulk-like한 박막 연구는 일본의 NEDO에서 1990년도 초중반에 시도하였다. 이 연구는 주로 경도가 높은 질화물을 이용하여 내식성이 취약한 소재에 직접 응용할 수 있는 코팅 공정 개발을 목표로 하였다. 자연산화막을 모사하는 기술은 유럽에서 제7차 Framework Program을 통해 2007년부터 개발이 시작되었다. 한편, 한국에서는 2009년부터 지식경제부 소재원천프로그램을 통해 완벽하게 제어된 박막 조직을 구현하고 사용 용도에 최적의 박막을 개발하기 위한 “다기능성 나노박막 복합구조화 기술” 연구가 진행되고 있다.

▲ 완전화 박막의 정의 및 기술개발 동향.

이러한 자연모사와 완전화 박막 연구는 궁극적으로 친환경의 다기능 코팅 소재 개발을 목표로 한다. 현재 새로운 원천 소재 개발 연구로서 이들 다기능 코딩소재의 우수한 물성을 기반으로 자동차 및 전자부품 소재, 반도체 전기 부품의 전자저항막 소재, 모바일 기기의 외장 소재, 그린 철강 등에 대한 연구가 진행되고 있다.

◇ 융복합 공정을 이용한 기능성 코팅과 Engineered Structure 구현

1990년대 후반부터 박막 제조에서도 융복합이라는 용어가 등장하였으며, 현재는 상업용 공정에서도 융복합 공정이 적용되고 있다. 융복합 공정의 등장으로 다층 및 다성분계에 대한 연구도 심도 있게 연구되어 많은 물질계가 실용화 되었다. 다성분계 연구의 대표적인 사례는 신개념의 트라이볼러지(Tribology) 박막 연구이다. 이 연구는 고경도의 질화물과 연질 금속을 동시 증착하여 나노 조직의 윤활 복합 박막을 개발하는 것이다. 대표적인 연구결과는 미국의 아르곤(Argonne) 국립연구소에 개발한 MoN-Cu 박막이며 한국에서는 2009년부터 소재원천기술개발사업으로 BMG(Bulk Metallic Glass) 물질을 이용한 비정질의 고경도 및 고윤활 박막 연구가 진행되고 있다.

융복합 공정과 함께 2000년 이후 새롭게 진행되고 있는 연구가 빗각 증착(OAD, Oblique Angle Deposition)과 이를 응용한 스침각 증착 (GLAD, Glancing Angle Deposition)이다. 빗각 증착은 입사 증기가 기판에 수직으로 입사하지 않고 비스듬히 입사하도록 조절하여 코팅하는 물리증착 기술의 하나로 피막의 조직을 다양하게 제어할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 스침각 증착은 빗각 증착 방법을 이용하면서 기판의 각도와 회전을 동시에 조절하여 이루어지는 기술이다. 최근에는 컴퓨터를 이용하여 입사각과 방위각을 정밀 제어함에 의해 나노 스케일의 지그재그 및 나선형, 기둥형 조직 등 복잡한 형태의 박막을 제조하는 것이 가능하게 되었다. 이러한 조직 제어를 통해 Engineered Structure를 구현하여 응용성을 극대화하는 것이 스침각 증착의 궁극적인 목표이다. 현재, 스침각 증착 기술과 다양한 형태의 나노 조직을 이용하여 각종 센서는 물론 태양전지와 같은 에너지 소자, 필터와 같은 광학코팅 등에 응용하기 위한 연구가 세계적으로 폭넓게 진행되고 있다. 한편, 건식코팅 공정을 이용한 고분자(Polymer) 코팅 공정이 급속히 실용화되어 점차 그 응용 범위를 넓혀가고 있다.

◇ 초고속 증착과 원가 저감 기술 실현

생산성 향상과 원가 절감을 중요시하는 산업계의 요구에 대응하여 초고속 및 대면적 증착을 위한 기술 개발이 꾸준하게 진행되고 있다. 2000년대에 들어와 유럽과 한국을 중심으로 기존 공정대비 고속 증발 및 에너지 저감이 가능한 전자기 부양(EML, Electromagnetic Levitation) 증발 기술이 개발되고 있다. 다음 그림에 전자기 부양 소스와 함께 전자기 부양 소스를 이용한 물질의 증발 및 연속 코팅 라인의 개념도를 나타내었다.

▲ EML을 이용한 증착 장치 및 In-line 코팅 설비 개략도.

■ 국가별 동향-미국

◇ 연구개발 현황

미국은 1960년대부터 건식코팅 기술을 항공기 부품에 적용하는 등 가장 먼저 상용화하였다. 그 이후 박막 성장의 기본 메커니즘 규명과 시뮬레이션 관련 연구, 경질코팅 및 플라즈마 표면개질 연구를 활발히 수행하였다. 최근에는 일리노이(Illinois) 대학을 중심으로 컴퓨터를 이용한 박막 성장 시뮬레이션 연구를 수행하고 있으며 미세구조와 코팅을 조합한 기능성 박막 관련 연구가 활발하다. 아르곤(Argonne) 국립연구소를 중심으로 신개념 트라이볼러지(Tribology) 코팅을 자동차 부품에 적용하는 연구를 수년간 진행하고 있는데 이는 경질피막에 연질 금속을 첨가함으로써 고경도와 저마찰 특성을 동시에 구현하여 수명을 향상시키는 것을 목표로 하고 있다.

▲ 건식코팅 공정기술 - 미국 선도 연구기관.

■ 국가별 동향- 일본

◇ 연구개발 현황

일본은 1970년부터 건식코팅을 실용화하였다. 1980년대에 들어와서는 건식코팅을 철강에 적용하려는 연구가 활발하였다. 특히 Nisshin Steel에서는 대용량 열증발원을 이용한 In-line 증착 설비를 실용화하여 아연 증착 강판을 생산하기도 하였다. 1990년도부터 신에너지 및 산업기술 개발기구(NEDO, New Energy and Industrial Technology Development Organization)를 통해 질화물 및 산화물을 이용한 경질코팅 연구를 하였다. 2002년부터는 “저마찰손실 고효율구동 기기를 위한 재료표면제어기술의 개발” 연구, 2007년부터는 나노코팅 및 복합공정 개발 연구를 추진하였다. 한편, 산업기술총합연구소(AIST, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)를 중심으로 고경도 및 저마찰 코팅과 지속가능한 코팅 기술 연구에 박차를 가하고 있다.

▲ 건식코팅 공정기술 - 일본 선도 연구기관.

2013년 세계 PVD 시장 170억불, 국내 시장 1조원

D/P·모바일에 치중, 타 분야 기술 개발 서둘러야

■ 국가별 동향- EU

◇ 연구개발 현황

유럽에서는 독일을 중심으로 건식코팅 관련 연구가 가장 활발히 진행되고 있다. 독일의 프라운호퍼 연구소에서는 스퍼터링 증발원 관련 연구를 체계적으로 진행하여 타겟효율 향상과 회전식 원통형 스퍼터링 소스 그리고 HIPIMS(High Power Impulse Magnetron Sputtering) 기술에서 상당한 진전을 이루었다. 건식코팅 공정을 강판 및 비철 금속의 표면처리에 응용하려는 연구도 활발하다. 1990년 후반 이후 Arcelor와 TKS를 중심으로 연속 코팅 파이럿(Pilot) 설비를 구축하여 연구를 수행하였다. Corus 등에서도 Air-to-Air 설비를 이용한 고내식성 표면처리강판 개발 연구를 하고 있다. 독일의 Von Ardenne사에서는 알루미늄 및 구리 Strip에 반사율 및 태양열 흡수용 In-line 코팅 설비를 개발하여 실용화에 성공하였고 현재 양산하고 있다.

▲ 건식코팅 공정기술 - EU 선도 연구기관.

■ 국가별 동향-한국

◇ 연구개발 현황

국내의 진공 코팅 기술은 1980년도에 처음 소개되어 시계나 장신구 등의 장식용 코팅에 주로 적용되었으나 1980년 후반부터는 기계나 공구의 수명향상용 코팅으로 적용되었다. 1990년도에 들어와서는 반도체와 디스플레이 산업이 활성화되면서 반도체의 배리어 박막과 유전박막 그리고 디스플레이 제품의 투명도전막에 대한 연구가 활발하게 이루어졌다. 1990년대 중반에 나노 기술이 등장하면서 국내의 건식코팅 관련 연구에서도 나노화, 미세화와 함께 복합구조화 그리고 융복합 기술 관련 연구가 활발히 진행되었다. 한편 포스코에서는 지식경제부 WPM (World Premier Materials) 사업의 지원을 받아 2010년부터 건식코팅 공정을 이용한 표면처리 강판 개발 연구를 수행하고 있다.

▲ 건식코팅 공정기술 ? 국내 선도 연구기관.

◇ 기술경쟁력 분석

건식코팅 관련 기술은 독일과 일본이 가장 앞서있다. 한국은 평균적으로 이들 나라의 약 80% 정도의 기술경쟁력을 보유하고 있는 것으로 평가된다. 미국은 증착 재료 분야에서 기술이 앞서 있고 항공우주 산업을 중심으로 다양한 원천기술을 보유하고 있다. 독일을 중심으로 한 EU는 양산형 공정 장비 기술이 우세하며 코팅서비스 산업에서 독점적인 위치를 점유하고 있다.

일본은 자동차 산업 분야에서 산업화 및 양산화 기술이 가장 앞서 있고 DLC 코팅 서비스 관련 산업이 발달되어 있는 것이 특징이다. 국내의 건식코팅 산업에서 가장 취약한 분야는 증착용 재료 즉, 증발 물질 분야이다. 최근 디스플레이 산업의 발달로 디스플레이용 증착 재료가 일부 국산화가 되어 있긴 하나 전반적으로 선진국에 비해 열세를 보이고 있다. 시스템 기술은 Batch 장비의 경우 선진국에 근접하고 있으나 Hybrid 장치 및 In-line 코팅 시스템의 경우는 기술격차가 비교적 크다.

▲ 건식코팅 공정 기술 - 기술격차 및 기술수준.

■ 국내외 주요 기업의 생산활동

건식코팅 산업에서는 고부가가치 제품과 신기능 창출 및 원가절감이 화두이다. 이를 극복하기 위한 각국의 경쟁이 치열한 가운데 유럽을 중심으로 새로운 공정 및 코팅 물질계를 산업 현장에 적용하기 위한 노력을 경주하고 있다.

▲ 건식코팅 공정기술 - 국외 주요 기업의 생산활동.

▲ 건식코팅 공정기술 - 국내 주요 기업의 생산활동.

■ 시장규모 및 전망

건식코팅 관련 시장은 크게 코팅장치와 물질 그리고 코팅서비스로 구분할 수 있다. 2010년 3월에 발간된 BCC Research의 “PVD 세계시장” 자료에 따르면 2009년의 PVD 세계시장은 100억달러를 넘어섰고 2013년이 되면 170억달러에 도달할 것으로 예상하고 있다. 국내 시장은 관련 시장 자료의 부재로 업체별 매출을 기준으로 산정하였다. 2010년 약 7,000억원에서 2013년이 되면 약 1조원 규모로 성장하여 15% 이상의 높은 성장률이 예상된다.

▲ 건식코팅 기술의 국내외 시장 규모(단위 : 세계-백만달러, 국내-억원).

건식코팅 관련 일본 시장은 경질코팅 서비스 시장과 관련된 내용이 비교적 상세히 보고되어 있다. 2010년 현재 일본의 경질코팅 서비스 시장은 3,000억원 규모이며 2020년이 되면 약 6,000억원 규모로 성장할 것으로 예상된다.

■ 미래의 연구방향 및 국내 산업이 나아갈 방향

◇ 미래의 연구방향

미래의 건식코팅은 에너지와 자원 그리고 환경을 화두로 연구 개발이 진행될 것이다. 건식코팅 공정에서는 나노 복합 구조막 관련 연구를 필두로 자연모사를 통한 기능성 코팅 그리고 맞춤형 구조 제어가 가능한 Engineered Structure를 구현하는 연구가 꾸준히 진행될 것으로 전망된다. 한편, 진공기술의 발전과 함께 EML과 같은 고속 대면적 증발원의 개발로 조만간 건식코팅 강판이 실용화될 것이며 자동차용 구동부품에서는 고온 내구성이 우수하면서도 고경도 및 저마찰을 동시에 구현하는 기술도 실용화 될 것으로 예상된다. 건식코팅 공정 관련 기술은 하이브리드 코팅 공정과 다원 및 다층 코팅 공정 그리고 PVD 및 CVD가 결합된 복합 공정에 대한 기술개발이 주종을 이룰 전망이다. 또한 표면처리 소재 중 습식과 건식이 혼합되어 있는 공정을 일관 건식 공정으로 구현하려는 연구도 진행될 것으로 예상된다. 이러한 기술들은 박막 태양전지와 같은 신재생 에너지 분야의 신성장 동력에 기여하고 세계적인 기술로 인정받고 있는 국내 디스플레이·모바일·자동차·철강 산업 등의 경쟁력 제고에 기여할 것으로 예상된다.

◇ 국내 산업이 나아갈 방향

국내 건식코팅 관련 기술은 디스플레이나 모바일 등을 제외하고는 기반기술이 열악한 상황이다. 최근 철강업계 등에서 강판이나 연료전지 분리판 등에 건식코팅 공정을 적용하려는 연구가 진행되고는 있으나 그 이외의 분야에서는 기술개발은 물론 실용화 분야에서도 영세성을 면치 못하고 있다. 이러한 영세성을 극복하고 독자적인 원천기술을 개발하기 위해서는 중견기업의 육성이 절실한 상황이다. 일본의 경우 건식코팅 관련 몇 개의 중견기업이 중소업체와 협력을 통해 기술개발을 이끌고 가고 있는바 국내에서도 이와 같은 체계를 확립하는 것이 시급하다.

정부에서는 현재 매출액 1조 이상을 실현하는 중견기업 육성 시책을 추진하고 있는데, 건식코팅 산업에도 적극적인 지원이 요구된다. 한편, 정부는 표면처리산업을 6대 뿌리산업의 하나로 육성하겠다고 발표했는바 이에 대한 지속적인 관심과 지원이 필요하다. 더불어 산학연 연계 프로그램을 적극 활용하여 전문 인력의 양성과 함께 장기적인 안목에서의 기초 원천기술을 확보하기 위한 투자가 체계적으로 이루어져야 한다. 원천기술의 개발에 있어서는 선진국과의 차별화를 위한 독자적인 기술을 확보하는 방향으로 연구개발이 진행되어야 할 것이다.