파퓰러사이언스가 중소기업들이 주목해야할 퍼플오션 시장의 분석 정보를 3회에 걸쳐 소개한다.
대덕=구본혁 기자 nbgkoo@sed.co.kr
[1] 흠집·반사 막는 디스플레이용 기능성 코팅
최근 스마트폰, 태블릿 PC 등 터치스크린 디스플레이를 채용한 모바일기기의 출시가 봇물을 이루면서 빛 반사로 인한 화질 저하와 흠집, 그리고 지문·수분·먼지 같은 이물질의 부착을 막아주는 기능성 코팅 시장이 급격한 성장세를 타고 있다.
KISTI 마켓리포트에 따르면 전 세계 디스플레이용 흠집 개선 코팅제 시장은 지난 2011년 1,300만 달러에서 2015년 6,700만 달러로 연평균 52.4% 성장하고, 국내시장도 같은 기간 38억원에서 190억원으로 확대가 예견된다. 글로벌 기능성 필름 시장 역시 지난 2011년 대비 연평균 6.4% 성장, 2015년 약 2조4,400만엔에 달할 전망이다.
현재 모바일 디스플레이용 커버 윈도우 제조사들은 윈도우 일체형, 특히 강화유리 일체형 터치 소자를 통해 흠집 문제에 대처하고 있다. 또한 빛 반사 방지는 굴절률이 다른 물질을 여러 층 증착한 다층막 구조로 빛의 굴절률을 제어하는 방식이 표준으로 자리 잡았다. 이렇게 제조된 패널의 맨 상부층에 내(耐) 지문성 물질을 추가 증착하는 방식이다.
하지만 KISTI는 일반 디스플레이와 달리 손과의 접촉이 빈번한 터치스크린에서는 현 방식이 내구성에 취약성을 드러내고 있다고 밝혔다. 또 그 해법으로 최근 연잎의 자가 세정 능력, 나방 눈의 빛 반사 방지 기능 등 생물체의 구조를 모방한 연구가 활발하다고 설명했다.
이와 관련 생물체의 기능성 구조 모방에는 나노 구조물의 구현이 필수불가결한 요소로서 이를 위한 반도체 공정은 포토레지스트 리소그래피와 나노임프린트 리소그래피(NIL)가 대표적이다. 그러나 전자는 대면적화, 후자는 비용과 재현성에서 비교열위가 존재한다는 게 KISTI의 분석이다.
덧붙여 KISTI는 국내 기업들이 미래의 기능성 코팅 시장을 주도하려면 고가의 플루오르계 폴리머를 대체할 내구성 높은 저가 코팅·증착 신소재 개발과 내 지문, 내 반사 코팅에 적합한 투명전극용 인듐주석산화물(ITO) 필름의 국산화가 요구된다고 강조했다.
물론 시장규모가 커지면서 신규 진입을 시도하는 국내외 기업들이 늘고 있으며, 기존 기업들은 연구개발 투자를 확대하고 있다. 그만큼 기존의 단점을 개선한 새로운 기술들이 개발되면서 업체 간 경쟁도 갈수록 치열해질 것이 자명하다.
이종택 KISTI 기술사업화분석실 이종택 연구원은 "터치스크린용 기능성 코팅 재료 및 표면처리 기술은 디스플레이 시장을 넘어 차량용·건축용 유리, 태양전지 등 다른 산업으로의 파급력이 매우 크다"며 "우수한 소재와 독창적 기술을 개발해낸다면 막대한 부가가치 창출이 가능할 것"이라고 밝혔다.
한국전자통신연구원의 한 연구원이 투명 아몰레드 기술이 적용된 게임기를 조작하고 있다.
[2] 디스플레이 산업의 총아 '아몰레드'
최근 시장조사기관 디스플레이이서치는 전 세계 모바일 아몰레드(AMOLED) 시장이 2011년 35억 달러에서 2015년 125억 달러로 급성장할 것이라 예상했다. IHS아이서플라이도 TV용 아몰레드 패널 출하량이 올해 1,600대 수준에서 2015년 170만대까지 폭증할 것이라는 분석을 내놓았다. 스마트폰과 스마트 TV 시장의 확대에 힘입어 폭발적 성장동력을 과시하고 있는 것.
한국과학기술정보연구원(KISTI)은 마켓리포트를 통해 신규 사업 진출을 모색하는 국내 중소기업들이 이 같은 아몰레드 분야에 주목할 필요가 있다고 밝혔다.
특히 삼성디스플레이, LG디스플레이 등 국내기업들이 글로벌 시장을 주도하고 있는 만큼 공정장비 분야에서 기회를 찾을 수 있을 것이라는 설명이다.
실제로 아몰레드는 모든 공정이 장비에 의해 이뤄지기 때문에 박막트랜지스터(TFT) 공정장비, 유기물 공정장비, 모듈 공정장비, 검사장비 등 대규모 설비 투자가 요구된다. 또한 각 장비의 성능이 품질과 수율, 생산단가와 직결돼 공정 기술 확립과 함께 우수한 장비 확보도 필수적이다. 이에 KISTI는 전 세계 아몰레드 공정장비 시장규모가 우리나라를 포함한 중국·대만·일본 기업들의 대규모 설비투자에 힘입어 연평균 40% 대의 고도성장을 구가, 오는 2014년 34억 달러에 달할 것이라고 전망했다.
유형선 KISTI 산업시장분석실 연구원은 "아몰레드 공정장비 시장이 국내를 중심으로 성장하면서 장비업체들에게 반도체와 LCD에 이어 새로운 도약의 발판이 마련되고 있다"며 "국내 시장에서 축적된 경험과 노하우는 향후 대폭적 시장확대가 예견되는 중국시장을 포함, 세계시장 선점의 토대가 될 것"이라고 말했다.
이와 관련 에스에프에이, 주성엔지니어링 등 다수의 국내기업들이 이미 유기물 증착 장비의 국산화를 추진하면서 치열한 납품 경쟁에 돌입한 상태다.
다만 KISTI는 공정장비 업계에서 성공하려면 그 전방산업인 아몰레드 패널과 응용기기 시장에 대한 종속성을 인식하고 수요처 교섭 역량을 확보해야 한다고 강조했다. 핵심 수요처인 스마트폰의 수급동향이나 기술변화에 따라, 그리고 패널 제조업체의 투자계획에 따라 공정장비 시장도 민감하게 반응할 수밖에 없다는 이유에서다.
또 KISTI는 원천기술 개발을 뒤로한 채 핵심부품을 수입하여 조립에만 주력할 경우 지난해 대형 LCD 시장 침체로 겪었던 장비업계의 어려움이 아몰레드에서도 재현될 수 있다고 경고했다. 이런 과거의 전철을 밟지 않으려면 국내 아몰레드 공정장비 업체들은 개방형 혁신에 기반한 동반성장을 이루는 한편 공동연구프로그램을 추진함으로써 업계 전반의 기술경쟁력 제고를 꾀해야한다는 것이다.
유 연구원 역시 "공정장비 업체들은 지속가능한 성장을 목표로 패널 업체들과의 공동연구에 나서는 등 기술경쟁력 제고에 다각적 노력을 경주해야 한다"며 "기술력을 갖춘 업체들의 성공적 해외 진출을 도울 수 있도록 정부 차원의 적극적인 지원책 마련도 필요하다"고 말했다.
◀고층빌딩에서 작물을 경작하는 ‘수직 농장(Vertical Farm)’의 개념을 처음 제시한 미국 컬럼비아대학 환경과학과 명예교수 딕슨 데스포미어 박사.
[3] 경작지 부족 해결사 '식물공장'
전 세계 인구가 70억명을 넘어섰다. 2050년에는 90억명을 돌파할 것으로 전망된다. 이 같은 인구 폭발이 초래할 최대 위기는 단연 먹거리 문제다. 늘어나는 인구를 먹여 살리려면 한반도의 45배에 달하는 약 10억㏊의 경작지가 더 필요하다는 게 전문가들의 추산이다. 그러나 지구에는 그만한 유휴 경작지가 남아있지 않다. 이미 지구가 보유한 땅의 41%, 작농 가능 토지의 80% 이상을 농경지로 사용 중이기 때문이다.
한국과학기술정보연구원(KISTI)은 최근 마켓리포트를 통해 이 난제를 풀 가장 현실적 해법으로 '식물공장'을 지목하며 국내 중소기업들의 미래 신사업 모델로 잠재가치가 탁월하다는 평가를 내렸다.
식물공장은 건물 내에서 빛, 온도, 습도 등의 제반환경을 인위적으로 제어하면서 흙이 아닌 수경재배로 작물을 생산하는 실내 농장이다. 지리적 입지에 상관없이 건설이 가능하며, 건물의 층수를 높이면 부지확충 없이 추가 경작지 확보가 가능하다는 게 최대 강점으로 꼽힌다. 기후와 해충의 영향에서 자유롭고, 토양오염의 우려도 없다. 특히 기존의 토양 경작에 비해 생육기간 단축과 산출량 증대 효과를 누릴 수 있는 등 다양한 이점을 제공한다.
이런 이유로 세계 각국에서는 대형 식물공장 건설이 활발히 전개되고 있다. KISTI에 따르면 네덜란드에서만 연간 150만톤, 13.3억 유로 규모의 채소가 식물공장에서 생산되고 있으며 일본에는 이미 150여개의 식물공장이 성업 중이다. 우리나라 역시 다수의 기업이 관련시장에 뛰어들거나 신규 진출을 검토하고 있는데 올해 실질적 성장기에 진입, 103억원의 시장이 형성된 뒤 내년 150억원, 2015년 345억원으로 급성장이 예견된다.
KISTI는 신규 진출기업의 경우 기술력에 전략의 초점을 맞출 필요가 있다고 설명한다. 우리나라의 경우 사업화 초기단계인 탓에 기술수준이 상대적으로 미흡하다는 이유에서다.
손종구 KISTI 산업정보분석센터 책임연구원은 "인공조명 설비, 수경재배 등 개별 기술은 톱클래스 대비 50~80%, 식물공장 전용 품종 개발기술은 20%에 불과하다"며 "개별 기술을 통합 제어하는 설비제어 기술 연구도 미진한 편"이라고 전했다.
손 연구원은 에너지 절감이 식물공장 사업화의 성패를 좌우할 최대 이슈라고 강조한다. 인공 광원과 수경재배가 근간이 되는 만큼 경쟁력을 갖추려면 전기 및 물 사용량을 최소화해야 한다는 것. 또한 완벽한 단열·차폐설비를 구축함으로써 냉·난방과 습도, 공기 중 이산화탄소 함량 제어에 필요한 에너지 낭비 요소를 제거해야한다고 덧붙였다.
손 연구원은 "식물공장의 사업화는 시설투자비 및 운용비 절감, 수익원 창출이라는 두 가지 측면에서 접근해야한다"며 "1차적으로 비용절감 방안을 확보했다면 고급 채소류나 약용 식물 같은 특수작물 재배, 식물공장에 최적화된 종자 개발 등을 통해 고수익 비즈니스모델을 정립함으로써 사업화 성공을 앞당길 수 있을 것"이라고 말했다.
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