▲ 제이오의 CNT 멤브레인 사진

첨단 나노소재 미래전략산업 수요연계 기술개발사업, EUV 공정 수율확대 기대

방열용 CNT·그래핀 나노탄소복합재 개발 추진, 車·방산 등 응용산업 확장

지난 30여 년간 이차전지, 반도체, 석유화학 등에서 1천여 건 이상의 플랜트 프로젝트를 수행하며 기술력을 입증해온 첨단나노소재 기업 제이오(대표 강득주)가 반도체 EUV(극자외선) 펠리클에 적용되는 ‘탄소나노튜브(CNT) 멤브레인’을 개발해 국내 첨단 반도체산업의 경쟁력 강화에 기여할 전망이다.

우리나라의 소재·부품 기업은 국내 산업 발전에 기여했을 뿐만이 아니라 우리나라가 수출주도 경제체제로 성장하는데 큰 역할을 해왔다. 철강, 조선 등 전통 산업에서부터 반도체, 디스플레이 등 첨단 산업에 이르기까지 다양한 산업에서 경쟁력을 확보할 수 있었다.

하지만 선진국들의 기술 고도화 및 후발국들의 급격한 성장으로 인해 우리나라 소재·부품 기업들이 시장에서 위협받고 있다. 이에 고부가가치 제품의 개발 등을 통해 이러한 상황을 극복해야 하며, 이를 위해서는 소재·부품 기업의 혁신역량 강화와 신기술의 활용이 필요하다.

나노소재는 기존의 기술적 정체 상태를 돌파해 우리나라 제조업의 가장 큰 숙제인 고도화 및 신성장동력 창출에 필요한 촉매 역할을 하는 기술로 주목받아 왔다. 기존 소재의 물성을 뛰어넘는 초물성, 신기능 구현이 가능한 특성을 지닌 나노 소재는 기존 기술에 접목해 기존 제품의 성능 개선 및 혁신을 통해 고부가가치를 창출해 4차 산업혁명 시대 핵심 기반으로 불리고 있다.

게다가 최근에는 양자점 나노입자, 탄소나노튜브 등이 디스플레이, 이차전지 산업에 적용돼 가시적인 성과를 내면서 첨단전략산업의 초격차 달성을 위한 핵심 요소로 더욱 부상하고 있다. 이에 우리 정부는 고품질의 나노소재가 첨단전략산업에 빠르게 스며들 수 있도록 첨단전략산업 수요를 연계한 나노소재 기술개발에 나섰다.

이에 산업통상부는 첨단 나노소재의 고품질화 및 스케일업 등 핵심기술 고도화 및 수요-공급기업 간 협력을 통해 나노 융합 초격차 제품을 개발하고 이를 반도체, 디스플레이, 첨단 모빌리티 등 미래 전략산업의 초격차 실현과 다양한 응용산업으로의 활용 및 확산에 나서고자 ‘첨단 나노소재 적용 미래전략산업 수요연계 기술개발 사업’을 지난 2024년부터 추진하고 있다.

산업통상부는 업계 수요를 바탕으로 △수요산업에 적용 가능한 첨단 나노소재(CNT, 페로브스카이트, 니켈분말, 그래핀)를 활용한 디스플레이용 색변환 필름 △산업적 수요가 기대되는 미래 나노소재(질화붕소나노튜브, 나노셀룰로오스)를 활용한 우주항공용 방사선 차폐 시트 등 나노융합 부품개발을 확보하고자 해당 사업을 추진하게 됐다.

나노융합산업연구조합(이사장 홍순국, 이하 나노조합)은 첨단 나노소재의 수요연계 기술개발의 사업화 촉진을 위한 종합적인 지원 및 수요-공급 협력을 위한 체계를 구축해 다양한 기술 협력을 통한 파생 성과 창출을 도모하기 위해 ‘첨단나노소재 전략수립 및 성과확산 지원’의 주관기관으로서 △협의체 및 자문위원회 운영 △전략 수립 지원 △기술교류회 개최 △성과 확산 등을 지원하고 있다.

2000년대부터 탄소나노튜브(CNT) 개발·양산을 통해 이차전지 산업에 필수적인 혁신 도전재를 공급하고 있는 글로벌 첨단 나노소재 기업 제이오는 ‘반도체 EUV 펠리클용 CNT 멤브레인 제조기술 개발’의 주관기관으로 선정되어 과제를 수행하고 있다.

뿐만 아니라 CNT를 반도체 EUV 공정 중 포토마스크를 보호하는 초박막 투명 필름인 펠리클(PELLICLE)에 적용할 경우, 마스크의 오염을 줄여 생산수율 증대, 마스크 수명 연장, 세척비용·시간 절감이 가능하다.

이에 제이오는 정부와 나노조합의 지원을 바탕으로 CNT 멤브레인 기술 개발에 나섰다. 회사는 국내 EUV 펠리클 분야 대표기업인 에프에스티와 전문연구기관 한양대학교, 포스텍(POSTECH)의 지원을 통해 다양한 환경에서의 CNT 멤브레인 특성 및 개선방안에 대한 피드백을 받아, 사업화에 요구되는 조건에 대해 미리 준비하면서 제품개발을 추진하고 있다.

현재 제이오는 현재 CNT 멤브레인의 투과도·결정성 등 기본적인 물성을 확보했으며, 대면적화에 따른 불균일도 해소를 위한 연구개발에 집중하고 있다.

’94년 플랜트엔지니어링 사업을 시작으로 30년 이상 EPC 특화 기업으로서의 기술력을 쌓아온 제이오는 CNT 사업에서도 플랜트 기술력을 바탕으로 글로벌 탑티어로서의 앞선 기술력을 보이고 있다.

CNT는 크게 다중벽 CNT(Multi-wall CNT), 소수벽 CNT(Thin-wall CNT), 단일벽 CNT(Single-wall CNT)로 구분되며, 제이오는 글로벌 기업들 중 유일하게 모든 제품을 공급하고 있는 기업으로서 기술력을 입증하고 있다.

제이오는 현재 이차전지 뿐만 아니라 반도체, 자동차 전장, 방산 등 여러 산업에 걸쳐 다양한 연구개발을 진행 중이며, 이에 중장기적으로 여러 첨단산업에 CNT를 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

이를 위해 제이오는 다양한 산업군에 적용될 수 있는 첨단나노소재 기반의 응용제품을 개발하고 있으며, 최근에는 전자산업 분야에 수요가 많아지고 있는 ‘방열솔루션’에 활용될 수 있는 탄소나노튜브·그래핀 등 나노탄소복합소재를 개발해 코팅액, 컴파운딩 등 적용기술 개발을 본격적으로 추진하고 있다.

제이오는 탄소기반 첨단나노소재의 개발로 국내 이차전지, 전기·전자, 반도체 산업의 성능 및 생산성 향상에 기여해, 글로벌 시장에서 폭발적으로 수요가 증가하는 고성능 이차전지·첨단 반도체에 대응하고 우리나라의 나노소재 산업 위상을 드높이는데 일조할 것으로 기대된다. 또한, 개발한 나노소재 및 기술을 다양한 산업과 소비재에 적용해 수요 창출에 기여할 전망이다.

제이오 관계자는 “반도체, 배터리 등 첨단산업에 필요한 혁신소재 연구개발 및 상용화에 적극 나섬으로써 글로벌 첨단 나노소재 선도기업으로 자리매김 하겠다”고 밝혔다.

한편, 나노융합산업연구조합은 향후 기술개발 진행 상황에 맞춰 기업들이 세부과제의 제품화 성공과 사업화 등 혁신적인 성과를 달성할 수 있도록 적극적인 지원을 아끼지 않을 계획이다.

▲ 제이오 전경