세상에 없는 신소재 발굴… 35조 이미지센서 시장 선도한다 ['소부장 강국'으로 가는 길]

<3·끝> 용액공정 광전융합소재 연구단
1단계서 100여개 후보군 확보.. 이미센서 부품화 2단계 돌입
뷰웍스·한진화학 등 기업 합류.. 신소재 개발 완성도 더 높일 것

윤성철 용액공정 광전융합소재 연구단 단장(왼쪽 두번째)이 12일 한국화학연구원 화학소재연구본부 연구실에서 연구진들과 함께 이미지센서에 대해 논의하고 하고 있다. 사진=김만기 기자

세상에 없는 신소재 발굴… 35조 이미지센서 시장 선

"1단계 연구개발(R&D)로 100여개 이상의 신소재를 만들어 냈고, 이제 2단계부터는 제일 똘똘한 10개를 뽑아 이미지 센서 부품을 만들것이다."

국가핵심소재연구단 중 용액공정 광전 융합 소재 연구단을 이끌고 있는 윤성철 단장은 12일 한국화학연구원 화학소재연구본부 연구실에서 파이낸셜뉴스와 만나 "세상에 없는 신소재로 이미지센서 국산화를 넘어 세계 시장을 주도할 작품을 내놓겠다"며 이같이 말했다.

연구단은 이미지 센서를 세계 최초로 프린팅하는 방법을 활용해 쉽게 만들 수 있는 신소재를 개발 중이다. 이 신소재와 제작공정 기술로 현재 90% 이상 수입에 의존하는 이미지센서 소재 및 부품 국산화를 넘어 세계 시장을 주도하겠다는 목표다.

■ 눈이 못보는 것까지도 본다

12일 글로벌 시장조사기관 IC인사이츠에 따르면 이미지센서 시장 매출 규모는 올해 193억 달러(약 25조4900억원)에서 오는 2026년 269억 달러(약 35조5200억원)로 확대될 전망이다. 이미지센서는 지난 10~15년간 대부분 휴대폰 카메라 기술로 활용됐으나 자율주행차, 인공지능(AI), 가상·증강현실(VR·AR) 등 활용 분야가 늘면서 성장세를 보이고 있다.

사과를 일반 가시광선으로 보면 겉만 보이지만 적외선을 활용하는 이미지 센서는 사과 속 썩은 부분까지 들여다 볼 수 있다. 또 안개가 자욱한 장소나 도로에서도 잘 볼 수 있어 보안 카메라나 자율주행차용 라이다 센서로 쓰인다.

연구단은 윤성철 단장이 소속된 한국화학연구원이 총괄하고 한국과학기술연구원과 한국재료연구원, 성균관대, 국민대, 포항공과대, 영남대, 연세대, 아주대 등이 참여했다. 2단계부터 ㈜뷰윅스, ㈜클랩, ㈜한진화학 등 기업이 합류해 소재 개발의 완성도를 높여간다는 전략이다. 화학연구원에서는 광활성층 소재를 개발하고 과학기술연구원은 이 소재로 만든 부품의 안정성 향상시킬 수 있는 기술을 개발, 재료연구원은 플렉시블 한 기판 제작 기술을 개발한다.

재료연구원 나노표면재료연구본부 임동찬 박사는 "기판 제작 기술은 양산에 근접한 쪽이다 보니 기술성숙도(TRL) 단계가 높다"면서 "개발한 것을 기업에서 현장 테스트를 하다보니 시간과 싸움의 연속"이라고 말했다.

■ 가능성 본 기업 벌써 설비투자

연구단은 2020년 5월에 R&D를 시작해 만 3년이 지났다. 지금까지 '인 가스(InGaAs)'라 부르는 인듐, 갈륨, 알세나이드를 대체할 수 있는 100여개의 소재를 찾아냈다. 올해부터 이 신 소재로 부품의 성능을 높이는 단계다.

다른 국가핵심소재연구단과 달리 1단계 사업은 2년간 연구기관과 대학이 진행하고 기업은 2단계부터 합류했다. 엑스레이 이미지 센서 기업인 뷰웍스는 산업바이오에 쓰일 적외선 이미지 센서를 개발한다. 현재 뷰웍스는 연구단에서 만든 재료로 트랜지스터를 만들어 재료를 평가하고 있다. 또 오가닉 트랜지스터를 만드는 클랩은 스마트 기기의 지문 인식 센서를, AH 머트리얼즈는 투명 전도성 소재를 개발한다.

특히 AH 머트리얼즈는 지난해 투명전극을 대량으로 만드는 기술을 이전받아 올해 1억원의 매출까지 올렸다. 또 한국과학기술연구원에서는 2021년 시노펙스로에 3억원 기술이전비를 받고 R&D에서 파생된 기술을 넘겼다. AH머티리얼즈 김용현 대표는 "원천 기술을 이전받아 실제 제품화까지 할 수 있는 흔치 않은 기회가 와서 너무 좋다"고 말했다.

새로 개발하는 신소재이며, 일반화된 공정기술이 아님에도 불구하고 이번 연구에 참여한 뷰웍스는 조립라인과 후공정 장비에 투자해 엑스레이 센서, 바이오·산업용 카메라를 만들 계획이다. 이 소재의 가능성을 봤다는 증거다.

향후 자율주행차용 라이다 센서의 수요가 급증할 것으로 전망된다. 윤 단장은 "라이다 센서의 현재 가격이 1000만원이 넘지만 우리 연구단의 성과물로 센서 가격을 낮출 수 있을 것"이라고 밝혔다.