[나노코리아 2020] "차세대 성장동력 안에 나노 있다"…첨단 나노융합 기술 열전

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세계 3대 나노 행사, 나노코리아 2020 열려
삼성 '전고체전지', LG '대면적 그래핀' 선봬
아모그린텍, 열 전달 플라스틱 눈길 끌어
ETRI, 나노융합2020사업단, KIST 시제품 전시

'차세대 성장동력에는 나노기술이 들어 있다.'

세계 3대 나노 관련 행사로 꼽히는 '나노코리아 2020'에는 삼성전자, LG전자 등 대기업부터 다양한 소재 기업이 참석해 눈길을 끌었다. 첨단 배터리와 기능성 소재 외에도 첨단 기기로 각광받고 있는 증강현실(AR) 글라스 등에도 나노 기술을 구현해 관람객들의 시선을 사로잡았다.

◇삼성 '전고체전지', LG '대면적 그래핀'

박광온 더불어민주당 의원(오른쪽부터), 최기영 과학기술정보통신부 장관, 정칠희 나노융합산업연구조합 이사장 이 삼성전자의 전고체전지 기술을 살펴보고 있다.
<박광온 더불어민주당 의원(오른쪽부터), 최기영 과학기술정보통신부 장관, 정칠희 나노융합산업연구조합 이사장 이 삼성전자의 전고체전지 기술을 살펴보고 있다.>

삼성전자는 차세대 배터리로 주목 받는 전고체전지를 선보였다. 전고체전지는 배터리 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체하는 전지다. 기존 리튬이온전지와 비교해 대용량을 구현하고 안전성을 높인 것이 특징이다.

일반적으로 전고체전지 배터리 음극 소재로 사용되는 '리튬 금속(Li metal)'은 전고체전지의 수명과 안전성을 낮추는 '덴드라이트(Dendrite)'를 해결해야 하는 문제가 있다. 덴드라이트(수지상결정·樹枝狀結晶)는 배터리를 충전할 때 리튬이 음극 표면에 적체하며 나타나는 나뭇가지 모양의 결정체로, 배터리 분리막을 훼손한다.

삼성전자는 덴드라이트 문제를 해결하기 위해 전고체전지 음극에 5마이크로미터 두께의 은·탄소 나노입자 복합층(Ag-C Nanocomposite Layer)을 적용한 '석출형 리튬음극 기술'을 세계 최초로 적용했다.

이 기술은 전고체전지 안전성과 수명을 증가시키는 동시에 기존보다 배터리 음극 두께를 얇게 만들어 에너지 밀도를 높일 수 있다. 이에 따라 리튬이온 전지보다 크기를 절반 수준으로 줄이는 특징을 갖췄다.

박성준 삼성전자 종합기술연구원 상무는 “향후 800㎞ 이상을 달릴 수 있는 전기 자동차에 이 배터리 기술이 쓰일 수 있을 것”이라며 “전해액을 고체로 대체하면서 안전성이 상당히 높아진 것이 특징”이라고 설명했다.

LG는 대표적 꿈의 나노 소재로 일컬어지는 '탄소나노튜브(CNT)'와 '그래핀' 소재를 필두로 응용제품 및 나노 공정, 분석 기술을 선보였다.

CNT는 지금도 양산 중인 소재다. 우수한 전기전도성과 분산성으로 이차전지, 전도성 플라스틱의 도전재, 필러 및 코팅액 등에 활용된다.

그래핀은 대면적 화학기상증착(CVD) 진공 증착법과 '롤투롤' 방식으로 품질을 높이면서 단가는 갖춘 대량 생산기술을 확보했다.

LG 관계자는 “나노 융·복합 기술을 기반으로 플렉시블, 롤러블, 벤더블과 같은 차세대 디스플레이를 개발하고 있다”고 전했다.

◇나노기술 활용한 다양한 제품 선보인 중소기업

중소기업들의 나노 기술 약진도 눈에 띄었다. 스마트센서, 나노소재와 장비, 코팅필름, 첨단 세라믹 등 산업군에 속한 280여개 기업들이 나노융합 기술을 활용한 신규 소재를 소개하며 각사의 경쟁력을 뽐냈다.

나노 기술 분야 선도 기업인 아모그린텍은 이번 전시회에서 열을 전달할 수 있는 플라스틱을 선보여 눈길을 끌었다.

플라스틱은 열전도성이나 전기 전도성이 거의 전무한 소재로 알려져 있지만 아모그린텍은 나노 금속과 기존 플라스틱 융합으로 열전도성을 가지는 제품을 개발했다.

아모그린텍 관계자는 “플라스틱 열전도, 경량, 가공, 내화학, 내부식 특성으로 5G 통신, 조명, 자동차 등 분야에서 경량화와 고기능화를 앞당길 수 있다”며 “전기 자동차, 발광다이오드(LED) 조명, 5G 통신 시장 부품 등에서 매출 확대를 노린다”고 전했다.

이 밖에도 한국전자통신연구원(ETRI), 나노융합2020사업단, 한국과학기술연구원(KIST) 등에서 나노기술과 이를 응용한 3D프린터, 발열 의류 소재, 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 소재 등 시제품을 전시해 주목받았다.

이날 행사장을 방문한 최기영 과학기술정보통신부 장관은 전시 부스 곳곳을 돌아보며 나노 기술에 대해 큰 관심을 보였다.

최기영 과학기술정보통신부 장관(오른쪽 세번째)이 1일 일산 킨텍스에서 열린 나노코리아2020 전시장을 둘러보며 KIST 직원의 온라인 설명을 듣고 있다.
<최기영 과학기술정보통신부 장관(오른쪽 세번째)이 1일 일산 킨텍스에서 열린 나노코리아2020 전시장을 둘러보며 KIST 직원의 온라인 설명을 듣고 있다.>

최 장관은 ETRI가 나노 융합 기술로 직접 개발한 AR글라스를 직접 착용하거나, 삼성전자의 3나노미터(㎚) 게이트-올-어라운드(GAA) 파운드리 공정 적용 시점 등을 묻는 등 국내 기술 현황을 챙겼다.

한편 나노코리아 2020 전시회는 코로나19 바이러스 확대를 막기 위한 다양한 방안을 마련했다.

전시장을 돌아보는 최기영 장관에게 영상으로 기술을 설명하거나, 기조연설과 외국인 강연 등 전시회에서 마련한 대부분 강의를 온라인으로 대체하는 등 관람객의 안전을 최우선으로 하는 모습이었다.

강해령기자 kang@etnews.com, 윤건일기자 benyun@etnews.com