어플라이드카본나노(Applied Carbon Nano Technology: ACN)는 탄소나노 소재와 탄소나노 복합재 전문제조기업으로, 실용화 전문연구기관인 포항산업과학연구원의 연구원 출신 박사들이 창업했다. 현재 어플라이드카본나노는 자체 개발한 탄소나노 소재 분산기술을 기반으로 한 금속 및 세라믹계 탄소나노 복합재, 액상 탄소나노 소재를 제조 및 판매하고 있다.

Q. 어플라이드카본나노는 어떤 기업입니까?
차세대 핵심소재로 각광받고 있는 탄소나노 소재는 우수한 물리화학적 특성을 가짐에도 불구하고 상용화가 활발하게 진행되지 못하고 있습니다. 가장 큰 이유는 솜털처럼 뭉쳐져 있는 탄소나노 소재들을 풀어주는 분산기술의 개발이 지체되고 있기 때문입니다. 이에 대해 저희는 금속, 세라믹, 용액 등에 탄소나노 소재를 획기적으로 분산시킬 수 있는 기술을 독자적으로 개발했으며, 이 기술을 상용화하기 위해 연구 중심 회사인 어플라이드카본나노(이하 ACN)를 설립, 운영하고 있습니다.

ACN은 국내 유일한 탄소나노 복합재 제조기술의 세계 특허와 이를 이용한 상용화 기술을 보유한 회사로, 창업 이래 2016년까지 탄소나노 복합재 제조기술 개발과 기술이전에 역량을 다해 왔습니다. 2006년 11월에는 고분자계 탄소나노 복합재 제조기술을, 2007년 3월에는 세라믹계 탄소나노 복합재 제조기술을, 2008년 2월에는 탄소나노잉크 및 탄소나노 페리스트 제조기술과 8월에는 Chopped CNT 개발 및 자동차 엔진성능 개선제 제조기술 개발을 완료했습니다. 이후 국내 나노비전텍, 금호석유화학, 현대모비스, 한국ITL, 현대자동차와 볼보 트럭(Volvo Truck), 옥시알(OCSiAl)과 탄소나노 복합재 제조 원천기술을 이용한 여러 산업분야의 제품 상용화 기술공급 비밀보호협정 계약을 체결했습니다. 현재 국내 총 18건의 특허등록과 8건의 특허를 출원 중이며, 탄소나노 복합재 제조기술은 2011년 12월에 미국에 특허등록된 데 이어 일본, 중국, 유럽 특허 심사를 받고 있습니다.

Q. 탄소나노 소재에는 어떠한 것들이 있습니까?
탄소나노 소재의 종류는 크게 4개로 구분됩니다. 첫째는 탄소나노튜브(Carbon Nanotube: CNT) 소재입니다. 이 소재는 현재 상용화 단계에 있으며, 철강, 전자, 우주항공, 자동차, 레저, 건축 등 여러 산업분야에서 활용 가능합니다. 둘째는 탄소나노섬유 소재입니다. ACN은 탄소나노섬유 소재를 파일럿(Pilot) 단계까지 개발한 상태이며, 이차전지, 연료전지 분야에 사용될 수 있습니다. 셋째는 그래핀(Graphene) 소재입니다. 이 또한 파일럿 단계에 접어들었으며, 투명전극, 방열소재, 태양전지, 복합소재 등에 획기적으로 적용할 수 있습니다. 마지막으로 풀러렌(Fullerene) 소재는 액상 풀러렌으로 바이오, 화장품 분야에 적용될 수 있는데, 이 역시 파일럿 단계에 있습니다.

이 중에서 주목해야 할 소재는 카본나노튜브입니다. ACN의 카본나노튜브는 순도, 형상, 직경, 길이, 분산성, 제어성 등에서 어느 CNT에 비해 차별적인 특성을 가지고 있습니다. 또한 대량생산이 가능하고 낮은 비용의 생산기술이 있습니다. 따라서 수요업체의 기술개발 요청에 의해 정전기방지부품, 연료전지 분리막, 도전성 잉크, 발열체, 골프채, 차폐소재, 테니스라켓, 스키, 도전성 트래이(Tray), 전도성 고분자필름, 야구배트, 전도성 포장재 등 다양한 산업분야에 시제품을 납품한 바 있습니다.

금속계 탄소나노 복합재 개발 중

Q. 어플라이드카본나노가 보유한 기술은?

어플라이드카본나노가 국내외 최초로 보유한 경제성 있는 금속계 탄소나노 복합재 대량생산 기술은 기존 방법인 금속입자에 탄소나노튜브를 단순분산 및 혼합하는 방식이 아닌 탄소나노튜브를 금속입자 기지 내에 삽입하는 제조방법으로 CNT 첨가가 용이하고, 편석이 없어 우수한 강도와 인성을 가진 복합재를 제조할 수 있습니다. 현재 생산능력으로 금속계 탄소나노 복합재는 연간 200톤, 세라믹계 및 액상 CNT(CNT Paste & Ink)는 각각 연간 100톤, 탄소나노튜브는 연간 50톤입니다.

저희의 세계적인 특허기술인 금속계 탄소나노 복합재 제조기술은 국내외에서 개발 중이며 아직 상용화 기술이 없습니다. 스위스 알칸(Alcan), 캐나다 알코아(Alcoa), 미국 보잉(Boeing), 일본 혼다(Honda), 한국 LS전선, LG전자, KAL에서도 상용화 기술을 보유하지 못한 상태입니다. 하지만 ACN은 알루미늄(AL), 구리(Cu), 철(Fe), 스테인리스(STS) 등의 CNT 복합소재의 상용화가 가능한 단계에 있습니다.

이 소재는 경량 고강도, 고인성 소재, 경량 내마모재, 열 및 전기전도도가 우수한 방열 및 전도성 소재로 이용될 수 있습니다. 특히, 국내산업 중 우주항공 및 자동차 산업의 발전에 상당한 영향이 있을 것으로 전망됩니다. 저희는 금속계 복합 CNT를 분말(Powder) 소재로 생산하고 이 분말로 소결, 압출, 주조 방식의 성형제를 상용화하는 기술을 보유하고 있습니다.

한 사례로 Al탄소나노 복합재로 성형한 볼트는 기존 알루미늄합금보다 강도, 인성이 더 높고, 무게는 2분의 1 정도 가볍습니다. 한편 금속계 복합 CNT를 분말(Powder) 소재로 2차 가공한 기능성 첨가제(고분자, 액상)는 경도용, 방열용, 전자파흡수재, 방청 코팅용, 내마모 코팅 등으로 다양한 분야에 사용될 수 있습니다. ACN은 금속계뿐만 아니라 세라믹계 탄소나노 복합재의 개발 완료와 더불어 고강도, 고인성 세라믹 코팅제 생산에 성공했습니다.

ACN이 보유한 또 다른 기술은 액상CNT(CNT paste & Ink)입니다. 기존의 전극 및 전도성 소재인 백금(Pt), 은(Ag), 인듐주석산화물(ITO), 탄소섬유 등은 고가에 수입의존도가 높으며, 소재 자체의 특성 파악에 대한 한계로 상용화에 어려움이 있습니다. 하지만 저희가 개발 완료한 액상 CNT(CNT paste & Ink)는 무한한 자원으로 저렴한 가격에 우수한 전도성, 화학적 안정성, 방열특성을 지닌 소재로 코딩이 매우 용이합니다. 현재 이 소재로 한 응용제품개발이 활발하게 진행되고 있습니다. 액상 CNT는 태양전지 부품소재인 상대전극(백금, FTO), 열결전극(은), ITO, FTO Glass에서 적용되고 있고 전도성 소재로는 정전기방지(ESD), 전자파차폐 및 흡수(EMI)에 적용되고 있습니다. 또한 방열용 소재로 디스플레이, 자동차, 모바일 분야의 방열성 개선 부품에 적용되고 있고, 발열체 소재로 차량, 의료기기, 가정 등의 발열체로 적용되고 있습니다.

Q. 탄소나노 소재 관련 시장 전망은?

탄소나노 소재 및 탄소나노 복합재는 다양한 특성과 응용 범위를 갖고 있기 때문에 우주항공, 자동차, 전자, 디스플레이, 정밀기계, 스포츠, 레저 분야에 적용이 가능합니다. 세계시장 규모는 2017년에는 23억 달러, 2020년에는 76억 달러 대로 크게 확대될 것으로 전망되고 있습니다. 국내시장 및 시장 규모는 2016년 기준 탄소나노 복합재는 4,500억 원, 탄소나노 코팅제는 1,600억 원 정도로 추산되고 있습니다. 적용 및 상용화 개발 대상 업체는 현대기아자동차, 대한항공, KAI, LG전자, 삼성전자, LS산전, 효성중공업, 넥스트뷰 등이 있으며, 소재특성상 기술개발분야는 경량 구조재, 내마모재, 방열소재, 발열체, 투명·불투명 대전방지재 소재입니다. 해외시장 및 시장규모는 2016년도 기준 탄소나노 복합재는 2.7조 원이고, 탄소나노코팅제는 8,900억 원 정도로 추정되고 있습니다. 주요 예상 수요업체는 경량구조재, 내마모재, 방열소재, 발열체, 대전방지재용 소재를 제조해 사용하는 BMW, 아우디, 미국항공우주국, 알칸, 혼다, 알코아, 보잉, 에어버스 등이 예상됩니다.

2018년 제품 상용화 및 해외진출 발판 마련할 것

Q. 2107년의 주요 성과는?

ACN은 최근 반도체 부품 투명 전도성 보호필름을 삼성전자에 납품할 T사와 계약을 하고, C사와 샘플 제작납품을 진행하고 있습니다. 저희는 이 보호필름으로 연간 15억 원의 매출과 20% 이상의 매출 성장률을 예상하고 있습니다.

현재 발열 유리를 N사를 통해 현대차, 한샘에, 엔진 내구성강화용 엔진 복원재를 카존 외 2개 업체 납품하고 있고 세라믹 CNT는 B사를 통해 이스라엘에 수출하고 있습니다. 배터리 전극제 및 은(Ag) CNT는 납품계약을 체결하고 2018년 초에 금속계 탄소나노 복합재 분말을 납품할 예정입니다.

국내시장에서는 항공 분야 2개사, 자동차 분야 6개사, 디스플레이·전자 분야 12개사, 정밀기계 분야 3개사에 제품 공급 및 공동 연구를 추진하고 있습니다.

해외시장의 경우는 해외 지역별 에이전트를 통해 미주(미국, 콜롬비아) 지역 3개 기업, 유럽(독일, 터키) 지역 2개 기업, 아시아(일본, 대만, 중국, 말레이시아) 지역 5개 기업과 다양한 협력체계를 구축해 공동 연구 및 마케팅을 추진하고 있습니다.

Q. 어플라이드카본나노의 2018년 계획은?

2017년은 아직 체계적으로 정립되지 않은 척박한 탄소나노 소재 분야에서 그동안 개발해왔던 제품들이 많은 단계의 실증 실험을 거쳐 실제 상용화시킨 것이 가장 큰 성과입니다. 금속계 탄소나노복합재로는 고방열성 PCB, 고내구성 전기 접점재 분야에, 세라믹 탄소나노 복합재는 다공성 세라믹 분야에, 탄소나노 분산액은 방열, 발열, 투명 대전방지 코팅분야에 상용 공급이 시작됐습니다.

이러한 제품들은 국내시장뿐만 아니라 해외시장에서도 처음 시도돼 2018년 이후부터 본격 매출이 시현될 것으로 예상됩니다.

ACN의 제품군은 한계에 봉착한 기존 소재의 특성을 한 단계 향상시킬 수 있는 기술과 제품이기에 기존 소재의 대체 뿐 아니라 새로운 수요의 창출 또한 가능하며 특히 우주항공, 자동차, 전자, 정밀기기, 레저 등 전 산업 분야에서 활용이 기대되고 있습니다. ACN은 지금까지 축적한 경험과 노하우 외에 국내외 26건의 특허를 통해 시장에서의 독점적 지위를 확보하고 있습니다. 따라서 지금까지의 성과를 토대로 향후 설비의 증설과 제품군의 확대를 추진할 경우 관련 제품의 매출 확대 및 대외 인지도가 상승할 것으로 전망하고 있습니다. 

2018년부터는 아직 국내외에서 개발이 진행 중인 탄소나노 소재 및 탄소나노 복합재의 시장 특성을 고려해 2017년도에 첫발을 내디딘 상용 규모의 적용 분야를 확대함과 동시에 설비의 증설을 통한 안정적 공급체계를 구축할 것입니다. 이를 위해 수요자와의 공동 사업, 기술 이전, 투자 유치에 적극 노력할 예정입니다. 또한 국내외 최초로 개발한 금속 및 세라믹계 탄소나노 복합재 양산화 기술을 토대로 2018년에는 상용공급 업체의 확대와 설비의 증설을 본격화할 계획이며, 향후 5년 이내에 현재의 소재 중심의 기업에서 탄소나노 복합재를 이용한 부품 중심으로 사업 확대를 통해 국내외 시장 점유율 1위의 탄소나노 소재 및 탄소나노 복합재 전문기업으로 자리매김할 계획입니다.