[더스탁=김동진 기자] 전 세계적으로 ‘산업의 소금’ 역할을 할 첨단 신소재 개발 경쟁이 뜨겁다. 

소재는 부품과 제품을 구성하고 성능을 좌우하는 기초 물질로 초격차 기술확보를 위해서는 신소재 개발이 필수적이다. 반도체와 디스플레이, 이차전지, 바이오, 로봇, 그린테크 등 다양한 첨단 분야에서 신소재를 필요로 하고 있으나 개발부터 상용화까지 높은 기술력과 오랜 기간이 요구되기 때문에 쉽지 않은 영역으로 꼽힌다.  

최근 국내에선 이같은 소재 개발 분야에서 연구기관 및 스타트업들이 뛰어난 성과를 내며 성장하고 있어 주목받고 있다.  

한국전자통신연구원(ETRI,원장 방승찬)과 한국세라믹기술원(KICET, 원장 정연길)의 공동연구진은 지난 1일 국내 최초로 3킬로볼트(kV)급 산화갈륨 ‘전력반도체 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET·모스펫)’ 생산공정 기술을 개발했다고 밝혔다.  

전력반도체는 이동 및 양자통신, 전기차, 태양광, 풍력발전, 전력전송, 국방, 우주항공, 양자컴퓨터 등의 첨단산업에 쓰이는 핵심부품이다. 산화갈륨은 이같은 차세대 전력반도체를 만드는 핵심소재다. 현재 미국과 일본 등이 이 분야에서 기술적 우위를 차지하고 있지만 ETRI의 이번 개발로 기술격차를 줄일 수 있게 됐다.   

ETRI에 따르면 이번에 개발한 산화갈륨 에피(결정 기판 위에 방향성을 가지고 성장된 결정막) 소재 기술은 단결정 기판 위에 전도성을 가진 여러 층 박막을 성장시키는 공정이다. 전대우 KICET 박사팀은 금속유기화학기상증착법(MOCVD)으로 고품질 베타 산화갈륨 에피소재 성장기술 국산화에 성공했다. 문재경 ETRI 박사팀은 KICET팀이 개발한 에피소재를 사용해 성능이 더 우수한 3㎸급 모스펫 소자를 개발했다.

문재경 박사는 이번 개발성공과 관련 “산화갈륨 전력반도체를 시스템에 적용하는 시기를 한층 더 앞당길 것”이라며 “세계 최초로 수㎸급 산화갈륨 전력반도체 MOSFET 소자를 상용화할 계획”이라고 포부를 밝혔다. 

뛰어난 기술 잠재력을 갖춘 국산 소재 개발 스타트업들에 벤처캐피탈(VC)의 투자가 꾸준하게 이어지고 있다.   

라돈차폐 코팅제 개발업체 ‘퓨롬(대표 이영철)’은 지난 1일 스타트업 액셀러레이터(AC) 씨엔티테크와 DB캐피탈이 결성한 ‘씨엔티테크 × DB드림빅 투자조합’으로부터 시드투자를 유치했다.

퓨롬은 20여년간 친환경 분야의 소재를 개발하고 있는 가천대학교 바이오나노학과 이영철 교수가 설립한 소재 업체로 콘크리트 건축자재에서 방출되는 각종 유해물질, 방사능 1급 발암물질인 라돈 등을 차폐하는 나노 융합 신기술 기반의 친환경 코팅 도료(퓨롬라돈프리)를 개발하고 있다.

이영철 퓨롬 대표는 “라돈을 비롯한 유해물질로부터 벗어나 안전한 실내 공기질과 쾌적한 삶을 누릴 수 있도록 하는 것이 목표”라며 “친환경 소재를 지속적으로 개발하고 라인업 확장, 해외진출을 통해 회사를 더욱 성장시킬 계획”이라고 밝혔다. 

앞서 지난달 29일에는 자성분말 전문 생산기업 ‘포스코어(POSCORE, 대표 김형진)’가 한국투자액셀러레이와 슈미트, 한양대기술지주로부터 10억원 규모의 시드투자를 유치하며 본격적인 사업확대에 나섰다.

포스코 사내벤처로 출발해 2023년 3월 창업된 포스코어는 철강 제조공정에서 발생하는 전기강판 부산물을 재활용해 고부가가치의 자성분말을 생산하는 스타트업이다. 자성분말은 전기차 뿐만 아니라 가전과 발전기, 전동기의 모터에 활용되는 핵심 재료인 모터코어의 원재료로 활용되고 있다. 전기차 보급이 확대되고, 가전제품의 소형화가 진전되면 될 수록 자성분말의 수요도 빠르게 늘어날 것으로 예상된다.

김형진 포스코어 대표는 “기존에 수입해오던 비싼 자성분말을 대체해 국산화하는 것이 목표”라며 “2028년 1000억원 이상의 매출 달성을 위해 노력하겠다”고 말했다.

이밖에 전기차 배터리팩 열폭주 지연 소재 개발 기업 ‘윌코(WiLCO, 대표 박상원)’는 지난달 5일 브이메이커와 함께 전기차 배터리팩 열폭주 환경인 1200℃ 이상의 화염에서 60분 이상 견디며 열 차단 성능이 우수한 1mm 두께의 복합체 시트를 개발하는 데 성공했다.  

전기차 배터리 열폭주는 배터리 셀의 과충전이나 외부 충격 등 다양한 원인으로 인해 발생한다. 윌코의 시트는 약 1200℃ 이상의 토치 평가에서 화염이 가해지는 면의 반대면 온도가 280℃ 미만을 유지하는 등 뛰어난 열 차단 성능을 보였다. 윌코는 이같은 기술력으로 토대로창업 초기 포스텍홀딩스로부터 시드 투자를 받았으며, 지난해 말에는 한세예스24파트너스로부터 프리A 투자를 받았다.