▲ ㈜씨엔티솔루션은 탄소계 양자점 양산기술을 개발하고 상용화를 본격 추진 중이다(사진:씨엔티솔루션)

나노소재 전문기업 ㈜씨엔티솔루션이 투명하면서 잉크젯이 가능한 정전기 방지(ESD) 탄소계 양자점(Carbon Quantum Dots:CQD)을 개발해 반도체, 디스플레이 등 산업에서 사용되는 전도성 소재 대체 및 제품 성능 향상에 기여할 전망이다.

씨엔티솔루션(CNT솔루션, 대표 서정국)은 수(水)계·유기계 용매에 분산이 용이하고 투명하면서 잉크젯이 가능한 ESD 잉크를 개발하는데 성공했다고 12일 밝혔다.

양자점(Quantum Dots)은 나노 크기의 영(0)차원적 초미세 구조를 말하는 것으로 나노화를 통해 양자 구속 효과, 양자 수송 효과와 같은 양자 효과들이 나타나게 된다. 양자점을 디스플레이에 적용하면 기존 대비 색재현율이 향상되고, 바이오 분야에 적용하면 세포나 단백질을 추적해 질병 진단이나 치료에 응용할 수 있다.

그러나 양자점 합성에는 카드뮴, 납, 아연 등 중금속이 사용되기 때문에 안전성이 요구되는 바이오 등 분야에서는 활용에 제약이 있다. 이를 극복하기 위해 인체친화적인 흑연 등을 나노화한 탄소계 양자점(이하 CQD)이 주목받고 있다.

씨엔티솔루션은 CNT 건식분산기술 기반 기능성 복합소재를 생산하면서 축적해온 대량 합성기술과 대량의 불순물 제거 기술을 바탕으로 지난해 저가이면서 친환경적인 CQD 양산기술을 확보한 바 있다.

이를 기반으로 표면개질 기술을 적용한 ESD CQD 잉크 개발에 집중해 물, 알코올, 톨루엔, UV 도료 등 수계와 유기계 전 부문에 안정적으로 분산하는 기술과 전기전도성 구현 기술을 개발했다.

CQD 잉크는 순수 탄소와 산소로 구성된 9 나노미터(nm) 이하 크기의 초미세 나노 입자다. 소재 자체에 컬러가 있는 구리, 은 등 금속계 필러나 탄소나노튜브(CNT), 카본블랙, 그래핀등 기존 탄소 전도성 소재와는 달리 95% 이상의 투명성을 확보한 것이 특징이다.

또한 기존 투명 전도성 소재인 ITO, ATO, ZnO 등 희토류 금속산화물계, 이온성 고분자 등과 달리 금속이 아닌 순수탄소로도 투명하면서 전기 전도성과 이온 전도성을 가지면서 잉크젯이 가능한 것이 차별점이다.

씨엔티솔루션은 CQD 잉크가 △반도체 클린룸 등에 사용되는 투명 UV 하드코팅 도료 △터치 패널, OLED 보호필름, QD 필름 등 디스플레이용 ESD 필름 △웨이퍼 보호, EUV 펠리클 등 반도체 정밀 보호필름 △자동차 HUD, 배터리 히터, 스마트 윈도우 등 히터센스 필름 등 △코팅기재의 광학특성이 요구되는 분야 등에서 기존 전도성 소재 대비 경쟁력이 있는 사업분야라고 밝혔다.

특히 기존 그라비어(Gravure) 코팅, 슬롯 다이(Slot die) 코팅을 잉크젯으로 대체할 수 있으며, 투명도 문제로 적용이 어려웠던 실리콘 계열 점착제에도 본제품을 첨가함으로서 원하는 전기적 특성 구현이 가능하다고 강조했다.

씨엔티솔루션은 투명성과 대전성능이 동시에 요구되는 다양한 코팅 응용분야에서 관련 업체들과 CQD 잉크 평가를 진행 중이다. 또한 회사는 업계에서 요구하는 다양한 표면 개질과 CNT-CQD 하이브리드 도료 등을 개발 중이며 오는 6월을 목표로 연산 12톤 규모의 CQD 잉크 양산 라인을 구축 중이다.

서정국 씨엔티솔루션 대표는 “정전기 방지 성능을 가진 UV 도료는 그동안 소수의 일본업체들이 기술과 시장을 독점하고 있던 분야였으나 씨엔티솔루션의 CQD 양산기술과 CQD 잉크 기술 확보를 통해 수입 대체는 물론 국내 관련업체들의 가격 및 기술경쟁력 강화에 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다.

한편 씨엔티솔루션은 CNT 건식 분산기술을 기반으로 정전기방지, 발열, 스텔스 등 고기능성 을 갖춘 첨단 소재를 생산해 왔다. 최근에는 배터리용 건식전극과 전고체에 필요한 파우더 형태의 분산 CNT 도전재를 개발하고 있으며, 금속과 같은 높은 전도성 복합소재 바이폴라플레이 트를 개발해 수전해를 통한 수처리환경 등 에너지 분야에도 적용 중이다.

이러한 나노소재 기술력을 인정받아 회사는 산업융합선도기업, 소부장강소기업100, 국가대표 혁신기업1000, 첨단기술제품회사, 신기술NET, 10대 나노기술선정 등을 수상했으며, 투자기술평가 TI -2, 특허평가등급 AA, 특허출원 54건, 특허등록 42건 등을 확보한 바 있다.