탄소들이 벌집처럼 연결된 탄소나노튜브(CNT)는 1나노미터(머리카락의 1만분의 1)의 크기로 강철보다 100배 강하고 구리보다 전기전도도가 1,000배 높아 다양한 전기전자 소재로 활용이 가능한 ‘꿈의 신소재’다.

그러나 신소재에 대한 인식 부족과 양산기술 미흡, 수요자가 기대하는 품질에 도달하지 못한다는 한계로 인해 제품 적용은 답보 상태를 겪고 있다.

이러한 가운데 최근 광학필름 전문기업 상보가 업계 최초로 탄소나노튜브(CNT) 투명전극을 이용한 정전식 터치스크린패널(TSP)을 출시하며 CNT 제품 상용화의 전기를 마련했다.

상보는 지난해 9월 경기도 김포 양촌산업단지에 CNT TSP 양산공장을 준공한데 이어 10월엔TSP `카보렉스`를 출시했다. 회사는 TSP를 월 40만셀 생산할 수 있으며 올해 300만셀로 확대한다는 계획이다.

회사는 CNT 분산액을 직접 제조·코팅해 CNT 투명전극필름을 만들고 전극 패터닝을 통해 CNT 터치센서를 생산하는 일관공정을 업계 최초로 구축했다. 바르고 말리기만 하면 되는 ‘저온습식 코팅방식’을 적용해 원가절감은 물론 일정한 품질관리에도 만전을 기할 수 있게 됐다.

특히 CNT 투명전극은 기존 TSP에 적용되고 있는 값비싼 인듐주석산화물(ITO)필름을 대체할 수 있을 뿐만 아니라 구부리거나 휠 수 있는 ‘플렉서블 디스플레이’에도 적용할 수 있다는데 큰 의의가 있다.

현재 ITO필름은 TSP 원가의 25%를 차지하고 있는 핵심부품으로 전량 일본 등에서 수입에 의존하고 있으며 주 원료인 인듐은 희소금속으로 수급에 어려움이 있어 가격이 불안정하기 때문에 ITO 대체 소재를 찾기 위한 업계의 노력이 분주한 상황이다.

또한 ITO는 금속소재이기 때문에 구부리거나 접을 경우 균열이 생기고 저항값이 커지기 때문에 차세대 플렉서블 디스플레이에 적용할 수 없다.

반면 CNT의 원료인 탄소는 쉽게 구할 수 있고 값이 싸며 탄성과 인장강도가 우수하여 구부리거나 접었을 때 나타나는 문제를 쉽게 해결할 수 있다.

CNT 분산액-TSP 일관공정 구축, 보급형 스마트폰 시장 공략

CNT·DSSC·그래핀 신소재 사업군 육성, ‘플렉서블 시대’ 대비

상보가 개발한 CNT 투명전극은 고온소성방식이 아닌 저온습식방식으로 제작되고 무겁고 잘 깨지는 유리를 플라스틱소재로 대체하여 파손에 강하고 가볍다는 것이 특징이다.

상보가 타깃으로 점찍은 시장은 보급형 스마트폰, 태블릿 등 모바일 시장과 에어컨·전자렌지·네비게이션 등 터치센서가 필요한 시장이다. 스마트폰 기술이 정체되고 중국, 인도 등 신흥시장 수요가 커지며 가격이 저렴한 보급형 스마트폰이 각광받고 있다. 20~30만원대의 보급형 스마트폰의 경우 면저항이 낮은 비싼 ITO필름(100~150Ω)을 사용하는데 어려움이 있기 때문에 270Ω에 달하는 보급형 ITO필름이 널리 사용되고 있다.

상보는 원가 경쟁력을 바탕으로 4~5인치 스마트폰 TSP를 출시했으며, 지난해 10월부터 국내외 모바일 세트(SET) 및 TSP 모듈업체들과 사업을 본격 협의하고 있다.

최근에는 중국시장 진출을 위해 시장조사와 중국 심천 등 현지에 진입채널을 구축하고 있다. 그동안 모바일 제품의 경우 IC(집적회로)가 주로 ITO필름에만 맞춰져 있어 CNT 투명전극에 최적화한 IC를 국내 IC업체와 공동으로 개발하였으며, 이를 통해 향후 태블릿 등 대면적 제품에도 적용이 확대될 전망이다.

이러한 CNT 분산액과 투명전극 양산기술을 바탕으로 상보는 지난 연말부터 모바일 외에도 에어컨, 제습기 등 생활가전용 터치키를 김포 양촌공장에서 생산하고 있다.

올해는 이와 같은 생활가전용 터치키를 비롯하여 현재 개발중인 네비게이션, 스마트워치, 자동차 실내등과 같은 제품들을 개발, 양산할 계획이다.

상보는 CNT 외에도 염료감응형 태양전지(DSSC)와 그래핀을 포함한 신소재사업을 본격 육성해 미래 먹거리를 개발하고 있다. 상보는 햇빛을 가리는 전동블라인더에 우선 적용을 목표로 오는 2월 김포 공장에서 DSSC 시제품을 파일럿 라인을 통해 생산, 출시할 계획이다.

또한 회사는 습식공정기반 박리 그래핀 대량제조기술을 바탕으로 월 8kg의 그래핀 페이스트를 양산하고 있으며, 지난해엔 총 192억원이 투입되는 ‘그래핀 응용 하이 배리어필름 국책과제’ 주관기업으로 선정됐다. 회사는 10-6급 하이 배리어 복합필름을 개발해 식품포장재, 진공단열재, OLED 등에 적용하는 것을 목표로 하고 있다.

상보는 이러한 신소재를 바탕으로 글로벌 나노소재 전문기업으로 도약해 올해 2,700여억원의 매출을 달성하고, 2020년 1조원 돌파를 목표로 하고 있다. IT강국 대한민국을 대표하는 소재부품 전문기업으로 도약하는 상보의 앞날이 기대된다.

▲ 상보가 CNT 투명전극 필름을 적용해 생산하고 있는 TSP ‘P1 모델’. 플라스틱 재질의 커버 일체형으로 돼있다..