기술자립도 높은 미세 구조체 도금기술 유망

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기술미래 ㅣ 기술로드맵 기술자립도 높은 미세 구조체 도금기술 유망 친환경 건식 표면처리 산업으로 재편…원천기술·장비 국산화 관건

기사입력2016-04-06 00:00

표면처리란 원재료의 특성을 변화시키지 않고, 소재·부품의 미관 및 내구성을 개선하고 기능을 부여하기 위해 금속 및 비금속을 물리·화학적으로 부착시키거나 표면 특성을 변화시키는 기술을 말한다. 일반 장식용 액세서리에서부터 주요 수출산업인 자동차, 반도체 및 전자 분야는 물론 향후 미래 주도산업으로 주목되는 항공우주 산업에 이르기까지 핵심부품에 광범위하게 활용된다.

소재의 특성과 응용 분야에 따라 표면처리 기술에 차이가 나기 때문에 원천기술 없이는 경쟁력을 확보하기 어려운 것이 특징이다.

국내 표면처리 산업은 중소기업 중심의 산업구조다. 기술과 설비가 낙후됐고 전문인력도 부족한데다, 사용하는 원자재와 약품 등의 대외의존도도 높은 편이다. 세계 표면처리 시장은 미국, 일본, 독일이 잡고 있다. 미국은 항공부품의 내식·내마모·경질코팅 분야를, 일본은 전기전자 및 산업기계 분야를, 독일은 금형 및 자동차 분야를 주도하고 있다.

한국과학기술정보연구원 기업혁신전략실 이호신 실장은 ‘표면처리, 패러다임 변화에 따른 대응전략’ 보고서를 통해 “국내 표면처리 기술의 수명주기는 5년 정도다. 중소기업 중심의 산업특성상 업체의 자체 기술개발에 의한 경쟁력 확보가 미흡하다”고 분석했다.

중소기업청이 발간한 ‘중소기업 전략기술로드맵 2016-2018’에 따르면, 표면처리 산업은 중소기업 전문화 업종이다. 제품의 80% 이상이 대기업 주문에 의해 생산이 이뤄지며, 전체 생산업체의 74%가 20인 미만의 소기업이다.

이처럼 영세하다 보니 생산·복지환경이 열악해 전문인력 확보가 어렵다. 때문에 표면처리는 장비에 의한 개발이 아니라 개인 노하우에 의한 개발이 주를 이루고 있어 기술을 개발해도 보급마저 어려운 실정이다. 또 대-중소기업간 임금격차로 인한 제조업 기피현상도 숙련인력을 확보하는데 어려움을 겪는 이유다.

<그래픽=이가영 기자> ©중기이코노미

“건식 표면처리 산업으로의 산업구조 재편 필요”

이호신 실장은 “▲고가의 초기 투자비용 ▲제품단가 상승에 따른 시장경쟁력 약화 ▲선진국과의 기술격차 ▲연구인력 부재 등으로 표면처리 분야에서 국내기업이 안정적인 시장을 확보하기는 매우 불투명하다”고 밝혔다. 따라서 “반도체·LCD분야의 발전과 세계적인 환경규제 강화에 대응할 수 있도록, 기존의 습식 표면처리 공정 및 제품의 친환경화가 시급하다”며 “적극적인 기술개발로 원천기술을 국산화하고, 나아가 고성능·고신뢰성·친환경성을 갖춘 건식 건식 표면처리 산업으로 신속하게 산업구조를 재편해야 한다”고 제안했다.

표면처리 기술은 표면을 어떻게 처리하느냐에 따라 습식 표면처리와 건식 표면처리로 나눈다.

습식 표면처리는 코팅하고자 하는 물질을 페인트나 페이스트와 같은 액상 형태로 만들어 기구를 이용해 도포·건조·경화의 공정을 거치면서 코팅막을 형성하는 방법이다. 건식 표면처리는 진공 또는 특정 기체에서 물질을 증발시켜 기판에 피막을 만드는 기술을 말한다. 증발, 스퍼터링, 이온 플레이팅 및 이온빔 증착으로 구분할 수 있다.

최근엔 RoHS 유해중금속 규제, 폐기물관리법 강화 등 환경규제가 강화되면서 건식 표면처리가 습식 표면처리를 대체하고 있는 추세다. 기술로드맵에 따르면 환경규제로 건식코팅 수요는 매년 10%이상 성장을 유지하고 있으며, 습식코팅 시장을 대체할 경우 급격하게 성장할 것으로 예상된다.

표면처리 가운데 눈여겨 볼 것은 자동차와 모바일 케이스, 인체·의료용 분야다.

자동차는 경량화 수요가 늘고, 전기차와 하이브리드차 같은 새로운 기능의 제품이 출시됨에 따라 장식과 기능을 강화하는 표면처리 기술수요가 증가하고 있다.

모바일 케이스는 휴대폰 디자인이 중요해지고, 급변하는 기술개발로 제품 교체주기가 짧아짐에 따라 다양한 표면처리 기술이 요구되는 분야다. 이 기술이 제품의 디자인, 색상, 표면상태 등을 결정한다. 제품을 화학적·물리적으로 보호하는 외장케이스 코팅기술, 장식을 위한 질감 코팅기술, 착색용 도장기술 등이 복합적으로 발전하고 있다.

또 인간수명이 길어지면서 생체재료 수요가 늘고 있어 인체삽입 금속의 내구성을 높이기 위한 인체·의료용 표면처리도 증가하고 있다. 특히 세척이 용이한 발·친수성, 발·친유성 구현 표면처리 기술과 향균성 표면처리 기술, 바이오 제품 구현을 위한 소재 설계 및 제조 기술이 각광받고 있다.

<그래픽=이가영 기자> ©중기이코노미

미세 구조체 도금기술, 中企 진출 가능성 높다

전문가들은 표면처리 기술가운데 중소기업 진출가능성이 유망한 분야로 미세 구조체 도금기술을 꼽았다.

미세 구조체 도금기술은 반도체, 디스플레이, LED, 태양전지, 회로기판(PCB) 등 전자기기의 성능을 향상시키기 위해 이용하는 표면처리 기술이다. 건식코팅기술과 습식도금기술로 나눌 수 있는데 전 산업분야에 적용 가능하고, 기존의 기술대비 발전속도가 빠르다.

기술로드맵에 따르면 국내 미세 구조체 도금기업의 74%가 20인 미만의 소기업이며, 생산제품 가운데 대기업 주문생산율이 80%를 넘는 하청 형태다. 국내 특허 출원동향을 살펴보면 전체의 86%가 한국인이 출원해 기술자립도가 높다. 출원인별로 보면 대학·연구소·공공기관이 36%, 대기업이 22%, 중소기업이 20%를 차지한다. 적용기술 분포는 전기도금업이 약 60%며, 기계·통신산업 발달과 환경규제 강화로 무전해도금 및 건식 표면처리 수요가 늘고 있는 추세다.

관련 전문가들은 미세 구조체 도금기술 가운데 반도체용, 태양전지용, 디스플레이용, LED용, PCB용 도금의 시장전망이 밝을 것으로 보고 있다.

특히 IT제품의 경박단소화 추세와 소비자의 고사양 선호에 따라 고해상도 디스플레이 제품 수요가 증가하고 있다. 또 디스플레이의 대면적화에 따라 기존 소재인 ITO투명전극을 대체하기 위한 금속나노선·금속메쉬 등에 대한 요구가 늘고 있다. 이와함께 산화물 반도체 증착 기술과 장비, 그리고 원가를 줄이기 위한 대면적 OLED 증착장비에 대한 수요도 증가하고 있다.