삼성 반도체 공장과 삼성디스플레이시티가 조성중인 충남 천안과 아산에 반도체 공정 관련 외국 기업의 투자가 잇따르고 있다. 천안시는 외자 유치를 위해 프랑스를 방문 중인 박상돈 시장이 25일(현지시각) 프랑스 반도체 희귀 고순도 산업가스 제조회사인 ‘에어리퀴드(Air Liquide)’와 투자협약(MOU)을 체결했다고 26일 밝혔다. 프랑스 에어리퀴드 본사 R&D센터에서 진행된 이번 투자협약은 천안5산업단지 외국인투자지역 3만2286㎡ 용지에 5000만 달러(한화 660억 원 상당)를 투자해 공장을 증설한다. 현재 천안5산단 외투지역 내 헬륨·수소혼합가스 등 반도체용 희귀 고순도 산업가스를 제조·생산하고 있는 에어리퀴드는 지난해 기준 세계적으로 직원 6만6400명, 매출액 233억 4000만 유로(약 31조5090억 원)의 산업용 가스 제조기업이다.앞서 영국을 방문중인 박경귀 아산시장은 24일(현지시각) 영국 버지스힐 에드워드 본사에서 케이트 윌슨 반도체 부문 사장과 국내 공장 신설을 위한 투자협약(MOU)을 체결했다. 아산시에 따르면 이번 협약은 아산 탕정의 외국인 투자지역 3만9365㎡ 용지에 7000만 달러를 투자한다. 반도체·디스플레이 공정의 필수 장비인 진공펌프 핵심기술을 보유한 에드워드는 해당 분야 세계 1위로 지난해 연매출 1조 3000억 원에 전 세계 30개국에 진출해 직원 1만 2000여 명과 20개의 공장을 운영하는 기업이다. 박상돈 천안시장은 “이번 협약이 다른 나라 의존도가 높은 반도체용 희귀가스 수급과 지역 경쟁력을 높일 것”이라고 강조했다. 박경귀 아산시장은 “에드워드의 투자는 반도체·디스플레이 산업의 중추도시인 아산은 물론 대한민국의 글로벌 경쟁력 강화에 큰 힘이 될 것”이라고 말했다. 아산에는 삼성반도체 온양사업장에 이어 천안과 인접한 아산시 탕정면 일원에 액정 표시장치(LCD) 라인을 차세대 디스플레이로 꼽히는 ‘QD-디스플레이’로 전환하는 13조 1000억 원 규모의 삼성디스플레이시티가 조성중이다.

특수가스, 양산·인공 생산 어려워생산업체 대규모 투자 감당 못 해국가적 차원 제조기반 마련 시급 반도체·LCD 등 혼합가스 필수적부가가치 뛰어나 수출 전략 검토의료용 가스 생산 자회사도 설립 ‘휴대용 캔산소’ 각종 규제에 포기“위험하다” 인식 팽배 인재 늘 부족‘액체산소 2기 설치’ 법 개정 보람코로나19 중증 환자 치료에 불가결한 산소, 반도체의 회로 패턴을 새기는 데 필수적인 네온, 흔적이 남지 않는 용접에 반드시 들어가는 헬륨, 식품을 신선하게 배달하기 위한 드라이아이스…. 이들 모두 가스다. 한국의 주력 산업인 반도체와 철강, 조선과 화학을 비롯해 식음료와 병원, 심지어 양어장 등에도 가스는 필수적이다. 우리가 흔히 아는 산소와 질소, 이산화탄소도 관련 당국의 관리 아래에 고순도로 정제하면 의료용 가스로 변신한다. 특히 반도체와 LCD 제조, 첨단 연구소 등에는 특수가스가 쓰인다. 산업이 첨단화되고, 나노 단위의 초정밀한 산업혁명이 진행되면서 특수가스의 수요는 급증한다. 가스가 산업의 필수 소재이지만 ‘위험하다’는 인식이 팽배한 것도 사실이다. 이런 인식 때문에 인재 부족에 가스 산업은 크게 발전하지 못했다. 그러나 최근 러시아가 우크라이나를 침공하면서 네온과 제논 가스 부족 문제가 부각되고서야 특수가스가 주목을 받았다. 이런 가운데 최근 만난 한국 가스 산업계의 ‘맏형’ 심승일 삼정가스공업 회장은 “유전에서 주로 생산되는 헬륨처럼 우리가 여건상 생산할 수 없는 희가스도 많지만 정부 당국의 투자와 지원이 있으면 산업용 특수가스나 대체 가능한 가스를 생산할 수 있다”고 강조했다. 공기 중에 희박하게 있는 제논과 크립톤, 네온 등을 생산하기 위한 기반을 갖춰야 하지만 설비를 갖추는 데 큰 비용이 든다. 그러나 대다수 가스 생산업체는 대규모 투자를 감당할 수 없을 정도여서 국가적 차원의 접근이 필요하다고 설명했다. ●가스 수입 의존해 자생력 약해져 기자는 앉자마자 도발했다. ‘바로 옆이 주거단지여서 위험하지 않느냐’는 자극성 질문에 심 회장은 “여기에 보관된 가스는 질소, 산소, 아르곤, 이산화탄소 등으로 위험하지 않은 것들”이라고 답했다. 회사 위치는 인천 서구 신현동에 있다. 그러면서 “사람들이 흔히 아는 액화석유가스(LPG)는 공기보다 무거워 노출되면 바닥에 가라앉는다. 그래서 불똥이 튀면 폭발이나 화재의 위험성이 있지만 여기에는 그런 유독성 가스는 없다”고 받아넘겼다. ‘고압 가스통도 많다’며 다시 한번 질척거리자 심 회장은 “가스통에는 압력을 스스로 조절하는 장치가 있어 고압으로 폭발할 위험은 전혀 없다”고 단언했다. 비슷한 질문과 단속을 수없이 받았을 터다. 주력 사업에 대해 묻자 심 회장은 “특수가스 생산과 바이오의료 가스 강화”라고 강조했다. 특수가스는 희토류처럼 극히 희소한 가스 또는 고도로 정제했거나 다양한 가스를 혼합한 것을 말한다. 대기 중에 극미량만 존재해 양산이 어렵고, 인공적인 생산도 불가능한 산업용 가스를 희가스로 부른다. 아르곤, 헬륨, 네온, 제논, 크립톤 등이 대표적인 희가스다. 또 우리가 흔히 듣는 이산화탄소, 일산화탄소, 메탄, 염소, 불소, 산소, 질소 등도 99.999% 이상의 고순도로 정제하면 특수가스가 된다는 게 심 회장의 설명이다. 특히 쓰임새에 맞게 이들 가스에 존재하는 바람직하지 않은 특성을 최소화하고, 바람직한 특성을 최대한 활성화하려고 다양하게 혼합하고 정제한 가스의 수요가 증가한다. 이런 혼합 특수가스는 부가가치도 높다. 반도체, LCD, 태양광 패널 등의 생산에 사용되는 삼불화질소, 모노실란, 육불화텅스텐, 디클로실란이 대표적 반도체 가스라고 설명한다. 문과 출신인 기자에게 가스 이름이 매우 어색하다. 심 회장은 “특수가스를 혼합·제조하기 위해 인재도 영입하는 등 연구개발(R&D)에 투자할 계획”이라고 말했다. 산업이 첨단화하면서 고도의 정밀을 요구하는 산업에는 혼합가스와 같은 특수가스가 필수적이라는 설명을 곁들였다. “부가가치도 뛰어나 수출까지 염두에 두고 전략적으로 준비하고 있다.” 현실에 안주하지 않고 새로운 시장을 모색하는 스타트업과 같은 결기를 느낄 수 있었다.●의약품 제조·포장에도 가스 있어야 특히 의료용 가스 생산에 박차를 가하고자 2017년 삼정바이오솔루션이라는 자회사도 설립했다. “의료용 가스는 환자의 생명과 직결되는 문제여서 의약품처럼 생산 단계마다 관리가 엄격하고 까다롭다. 그래도 새로운 사업이어서 재미있고 에너지가 쏟는다.” 99.9% 이상의 고순도 산소와 질소, 이산화탄소와 아산화질소가 병원에 공급되는 대표적인 의료용 가스다. 의약품 제조와 포장에도 이들 가스가 사용된다. 이들 가스는 공기를 포집해 산소와 질소, 아르곤 등으로 분리한다고 설명했다. “우리 가스는 이미 유럽 의약품제조 품질관리기준(GMP)을 받았기에 우리가 공급한 가스로 만든 의약품은 유럽으로 수출이 가능하다. 의약품 제조용 가스를 안정적으로 공급하고자 제약협동조합과 업무협약도 맺었다.” 하지만 규제 문턱에 좌절할 때도 있다. “2018년쯤 미세먼지로 인한 호흡기 환자 등을 위해 휴대용 산소 흡입기인 캔산소를 준비했다. 그런데 산소는 무색·무취·무향이어서 소비자들이 일반 공기를 마시는지 산소를 흡입하는지 구별할 수가 없다. 이런 연유로 외국처럼 순수 산소에다 건강에 좋은 식용 향인 박하 향과 솔잎 향을 첨가했다. 물론 산소뿐만 아니라 첨가한 향은 국내 식품의약품안전처의 사용 승인을 받은 제품이었다. 하지만 산소와 이들 향을 혼합했을 때 인체에 미치는 영향이 규명되지 않았다는 이유로 식약처의 허가가 나지 않았다.” 인체에 미치는 영향을 실증하기 위한 시설을 갖추는 데 80억원이 든단다. 시제품까지 만들었으나 식약처로부터 GMP 인증을 받지 못해 결국 출시를 포기했다. 그러는 사이 수입 캔산소가 국내 시장을 장악한 것이 현실이다. 애로는 또 있다. 심 회장은 “탱크로리(탱크를 탑재한 트럭)를 이용해 탱크에 가스를 충전할 때 자연압을 허용하는 지역과 허용하지 않는 지역이 제각각”이라며 관련 기관의 일관성 있는 법 적용을 당부했다. ●산업 첨단화할수록 기회 열려 있어 보람 있는 일을 묻자 심 회장은 “특정고압가스 사용신고 대상 기준을 탱크 용량 250㎏에서 500㎏으로 상향 조정하는 고압가스안전관리법 시행 규칙 개정”이라고 답했다. 그동안은 보통 크기의 액체산소 용기 2개를 동시에 두고 사용할 수 없었다. 대다수 용기의 저장량이 168㎏이어서 2개면 250㎏을 초과하기 때문이다. 하지만 업계는 그동안 2개 이상을 두고 사용하는 것이 관행이었다. 그런데 당국이 어느 날 갑자기 단속하자 업체들의 반발이 심했다. 특히 작은 병원이나 소상공인이 운영하는 어시장이나 활어장 등에서 반발이 컸다. 산소통 2기를 동시에 두지 못한 상태에서 하나에 문제가 생겨 산소를 공급하지 못하면 활어가 떼죽음하는 재산상의 피해를 넘어 환자의 생명이 위태로울 수도 있기 때문이다. “액화 산소는 전화만 하면 바로 배달되는 짜장면이 아니다. 전화 한 통이면 곧바로 교체 가능한 제품이 아니다.” 시행 규칙 개정으로 2기를 설치함으로써 하나에 문제가 생겼을 경우 곧바로 교체할 수 있게 됐다. “이 시행령 하나 고치는 데 3년이 걸렸다. 액화 산소 용기가 위험하다고 하지만 우리보다 지진이 훨씬 자주 발생하는 일본은 3t까지 설치할 수 있도록 규정하고 있다.” 한국의 가스 산업, 연료용이 아닌 산업용 특수가스는 다른 산업보다 낙후돼 있다. 많은 특수가스를 수입에 의존하면서 자생력이 약한 데다 가스는 ‘3D(어렵고 더럽고 위험한) 업종’으로 치부되면서 인재가 길러지지 않은 탓이다. 이에 가스 분야 창업에 대해 묻자 심 회장은 “가스는 전문적인 화학 지식 없이 도전하기가 쉽지 않은 분야”라면서도 “산업이 첨단화할수록 더욱 필수적인 소재여서 기회는 열려 있다”고 말했다.

“제주를 수소산업의 거점으로 키워 한국판 뉴딜을 주도하겠습니다.” 원희룡 제주지사는 8일 서울신문과 가진 인터뷰에서 “제주가 바람으로 전기를 만들고 그 전기로 그린수소를 생산해 수소 생태계의 가능성을 보여 주겠다”면서 “머지않아 제주에서 그린수소만으로 조명, 취사, 냉난방 등 일상생활을 하는 시대가 올 것”이라고 말했다. 이어 원 지사는 “전 세계가 코로나19와 기후위기, 미세먼지와 전쟁을 치르고 있다”면서 “그린수소 실증사업 등을 통해 자연과 인간, 기술이 공존하는 녹색전환을 제주가 선도하겠다”고 강조했다. 제주도는 최근 국내 최초 재생에너지 연계 대규모 그린수소 생산 및 활용 실증과 풍력발전 친환경 연안 지역 기초부지 조성기술개발, 공공 마이데이터 유통 서비스 국가 공모사업을 따내는 등 제주판 뉴딜사업에 시동을 걸었다. 다음은 원 지사와의 일문일답.-그린수소는 일반수소와 다른가. “수소 생산방식으로는 ‘부생수소 활용’, ‘화석연료 개질’, ‘수전해’ 등이 있다. 부생수소는 우리나라에서 대부분 활용하는 방식으로 제철공장 등에서 나오는 수소 혼합가스에서 수소를 분리 활용하는 것이다. 화석연료 개질은 석탄이나 천연가스에서 수소를 추출하는 방식으로 둘 다 온실가스가 발생해 그레이수소라 부른다. 수전해 방식은 물을 전기 분해해 수소를 만드는 방식으로 온실가스인 이산화탄소와 미세먼지 원인물질이 전혀 발생하지 않아 그린수소라 부른다.” -그린수소 실증사업은. “제주의 바람으로 전기를 만들고 그 전기로 물을 분해해 청정수소를 생산하는 것이다. 남는 풍력전기로 그린수소를 생산하고, 그 수소를 안전하게 저장하며 다양하게 활용하는 방안까지 아우르는 국내 첫 실증사업이다. 국가 공모사업에 선정돼 국비 140억원을 확보했고 3년간 220억원을 투자한다. 화석연료와 달리 수소는 에너지로 사용되는 과정에서 오염물질을 배출하지 않는다. 2030년 제주 지역 내연 차량 신규등록 중단 계획에 발맞춰 제주의 모든 버스는 전기차나 수소차로 바꾸겠다. 그린수소를 활용한 국내 1호 수소버스 충전소도 제주에서 실증하게 된다. 수소차를 개발 보급하기 위해 힘쓰는 대기업과도 협력하겠다. 그린수소 연구개발 사업단을 조속히 출범시켜 상용화 방안을 다각도로 모색할 예정이다. 수소에너지만으로 조명, 취사, 냉난방 등 일상생활을 할 수 있는 수소타운을 구축하는 방안도 논의 중이다. 제주가 추진하는 수소생태계가 완성되면 화석연료 없이도 살아갈 수 있게 된다.” -수소 하면 수소폭탄이 먼저 생각나는데 안전한가. “수소라고 다 같은 수소가 아니다. 수소차 등에 사용되는 수소는 경수소이며 수소폭탄에 들어가는 수소는 중수소나 삼중수소로 반응 원리나 개념이 전혀 다르다. 수소폭탄의 구조는 단순히 압축 수소를 연소시키는 정도가 아니다. 태양 안에서 일어나는 것 같은 ‘핵융합’ 반응을 이용하는 것이다. 아직 생소한 에너지원이지만 수소는 산업 전반에 걸쳐 오랫동안 사용돼 온 자원이며 도시가스, LPG, 가솔린보다 상대적 위험도는 오히려 낮다. 외관 확인 위주의 정기검사를 정밀안전진단으로 개편했고 수소충전소 실시간 이중 모니터링 체계도 구축하는 등 정부가 수소충전소 안전 관리를 대폭 강화했다.” -그린수소 실증사업은 어떻게 진행되나. “3㎿급 수전해 시스템 설계·구축 및 실증, 그린수소 600㎏ 저장 및 2㎿h급 배터리 저장 시스템 구축, 그린수소 및 미활용 전기 활용을 위한 실증설비 구축 등이다. 3㎿급이면 수소를 일일 평균 200㎏ 생산할 수 있는 시스템이다. 이들 설비를 구축하면 수소버스 9대를 운영할 수 있고 전기차 30대를 충전할 수 있다. 연간 수소 생산량은 73t으로 버스 2920대 충전량이다. 지난 7월 기준으로 제주 지역의 재생에너지 미활용 전력량은 발전량의 4.8%인 13GWh이다. 이 미활용 전력을 이용하면 그린수소를 연간 210t 생산할 수 있고 이는 버스 8400대 충전량이다.” -재생에너지와 연계한 그린 수소 생산이 필요한 이유는. “전 세계적으로 이슈가 되는 기후위기에 대응하기 위해 제주는 선도적으로 풍력, 태양광 등 재생에너지를 보급하고 있다. 재생에너지는 변동성이 있어 안정적으로 공급하려면 발전용량을 여유 있게 구축해야 해 미활용 전력이 발생한다. 이 전력으로 친환경인 그린수소를 생산, 활용하는 기술을 개발해 공급하자는 것이다. 에너지저장시스템(ESS)이 개발돼 있지만 많은 양의 전력을 저장하려면 넓은 공간이 필요하고 비용도 많이 든다. 수소는 기체 가스이므로 압축할 수 있어 상대적으로 적은 공간에 많은 에너지를 저장할 수 있다. 또 생산된 수소는 수소차 연료, 연료전지 열병합발전, 보일러 등 다양한 형태로 사용할 수 있다.” -생산된 수소는 수소차에만 사용되나. “현재 실증사업을 통해 생산한 수소는 수소차량, 수소버스, 수소드론, 수소선박 등 다양한 운송수단에 공급하게 된다. 향후 수소는 운송뿐만 아니라 LNG 배관에 넣어 천연가스와 혼합해서 사용할 수 있고 가정용 수소연료전지를 통해 난방과 온수 공급 등으로 사용이 가능하다. 생산한 수소가 많을 경우 연료전지발전소에서 전기를 생산할 수 있다.” -제주판 그린뉴딜의 하나인 연안 지역 풍력발전 조성 기술개발 사업은. “연안 지역은 내륙보다 풍력 자원이 우수하고 해상보다 공사 비용 절감과 유지보수 접근성이 쉬워 풍력발전 보급에 새로운 대안으로 제시되고 있다. 하지만 해수면이 풍력발전기 기초보다 높을 경우 접근이 어렵고 태풍 내습 시 큰 파도가 풍력발전기에 영향을 줄 수 있다. 연안 매립 시 사용하는 사석은 환경오염을 발생시켜 이를 해소하는 방안을 검토할 필요가 있다. 풍력발전에 다양한 경험이 있는 제주가 친환경·신기술 공법을 활용해 기존 공법보다 안전하고 경제적이며 친환경적인 기술을 개발하게 된다. 이 사업을 통해 구좌읍 행원리 일대에 국내 최대의 풍력 메카 단지도 조성한다. 2023년 9월까지 2년간 정부출연금 40억원, 민간자본 27억원을 투입해 친환경 기초 부지를 만들고 4.2㎿ 규모의 풍력 발전기를 설치할 계획이다. 풍력발전 실증연구단지에서는 국산 풍력 터빈 실증과 핵심부품 연구도 이뤄진다. 국내에서 풍력 발전 시스템을 개발해 국제 경쟁력을 강화하고 해외로 지출하는 성능 평가 비용을 획기적으로 절약할 수 있다. 또 실증에 따른 수익은 제조사와 마을, 에너지 복지사업에 다시 투입해 선순환 체계가 이뤄진다.” -공공 마이데이터 사업은. “공공 마이데이터 유통 서비스는 성명, 주소, 가구주 등의 주민 정보를 비롯해 재산정보, 납세 현황 등 다수의 기관에서 보유한 행정 정보 중 필요한 항목만을 추출해 하나의 데이터 꾸러미로 만들고 이를 여러 기관에서 원스톱으로 이용 가능하게 제공하는 서비스다. 제주는 통합데이터 관리로 지역 데이터에 대한 자치권을 확보해 스마트 도시 인프라를 구축할 계획이다. 이를 실현하기 위해 행정안전부와 공공 마이데이터 서비스 공동 추진을 위한 업무협약을 체결했다. 이번 협약으로 개인이나 서비스 이용기관이 여러 기관에 데이터를 요청할 필요 없이 마이데이터 사용 신청만으로 여러 다양한 공공 서비스를 받을 길이 열리게 된다. 특히 제주는 민원서식 작성 시 행정이 보유한 데이터를 자동 입력해 주는 등 인공지능 기반 민원서식 작성 도우미 서비스에 마이데이터를 도입해 사용자 편의성을 극대화할 계획이다.” 제주 황경근 기자 kkhwang@seoul.co.kr

DGIST 에너지공학전공 유종성 교수 연구팀이 기존의 백금 연료전지 촉매보다 안정성이 더욱 향상된 신개념 전극 촉매 개발에 성공했다. 친환경 차세대 발전기술로 주목받고 있는 수소연료전지는 수소를 공기 중의 산소와 반응시켜 전기를 생산하는데 주로 백금이 전극 촉매로 사용된다. 하지만 연료전지가격의 40% 이상을 차지하는 백금의 비싼 가격과 낮은 안정성으로 대량생산이 쉽지 않은 실정이다. 이 때문에 백금 함량을 낮추면서 성능 좋은 촉매의 합금 소재를 찾기 위해 각국에서 다양한 연구를 진행 중이다. 그 중 전이금속인 니켈, 코발트는 백금과 합금화한 연료전지 촉매로 사용 시 활성이 높아 현재까지도 합금 소재로 많이 쓰인다. 하지만 전이금속의 특성 상 높은 전압과 산성 상태에 취약해서 쉽게 산화되는 탈 합금 현상이 발생해 안정성이 떨어지는 단점이 있다. 유종성 교수 연구팀은 지각 내 존재량이 풍부한 알칼리 토금속인 마그네슘의 낮은 녹는점과 전자구조적 특성에 주목했고, 백금과 결합하면 높은 안정성을 가진 합금 촉매가 제작 가능할 것이라 판단했다. 이에 연구팀은 마그네슘의 쉽게 산화되는 특성 때문에 백금과의 합성이 어려운 점을 해결하고자 마그네슘 금속을 전구체 전구체로 사용하는 합성법을 고안했다. 이를 위해 백금염이 담지된 탄소 담지체 담지체 : 촉매의 반응성을 향상시키기 위해 촉매를 담아 고정해 주는 역할을 하는 물질와 마그네슘 금속 파우더를 섞은 후, 수소/아르곤 혼합가스에서 650도의 고온 열처리를 진행했다. 이 때 마그네슘 금속이 녹아 백금염과 혼합되면서 백금-마그네슘 합금 촉매가 완성되었다. 연구팀은 완성된 백금-마그네슘 합금 촉매를 연료전지 반응의 전기화학적 분석을 진행해 보았는데, 합금 촉매의 발전 성능을 나타내는 단위질량당 활성도가 0.43 A/mg으로, 기존의 백금 촉매 활성도인 0.16 A/mg보다 약 2.7배 향상된 것을 확인했다. 또한 미국 에너지부(Department of Energy) 기준의 연료전지 안정성 평가에서도 기존 백금 촉매보다 1.5배 더 안정적임을 확인했다. 유종성 교수는 “이번 연구는 값 비싼 백금 함량을 줄이면서 활성과 안정성을 개선한 값진 성과다.”며, “촉매의 합성법 또한 간단해 수소 연료전지 대량생산에 기여할 수 있을 것이며, 후속 연구를 통해 안정적인 친환경 에너지 생산 환경을 조성하는데 앞장서겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 DGIST 에너지공학전공 임마뉴엘 밧차 테테 석사졸업생과 이하영 석박사통합과정생 등이 참여했고, 전기화학촉매 분야 국제학술지 ‘ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’에 4월 15일자 온라인판에 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

충남 대산산업단지에서 담 하나를 사이에 두고 이웃한 현대오일뱅크와 삼성토탈이 ‘담을 허무는 상생 협력’으로 화제가 되고 있다. 권오갑 현대오일뱅크 사장과 손석원 삼성토탈 사장은 22일 서울 남대문로 현대오일뱅크 사무실에서 ‘현대오일뱅크-삼성토탈 수소혼합가스 배관망 개통 기념식’을 가졌다. 대산산업단지에서 양사의 담을 가로지르는 배관망이 열린 것이다. 담 하나를 둔 이웃이라도 두 회사는 그동안 원료 공급을 위해 선박을 이용했다. 배관망 개통으로 삼성토탈은 공장 가동 중 발생하는 잉여 수소혼합가스를 현대오일뱅크에 팔고, 현대오일뱅크는 석유정제에 필요한 고순도 수소원료를 값싼 비용으로 공급받게 됐다. 무엇보다 배로 돌고 돌아 원료와 반제품을 교환했던 양사는 이번 사업으로 연간 180억원의 생산원가 절감 및 물류비용 감소 효과를 기대하고 있다. 연간 8만t에 달하는 탄소 배출량 저감 효과와 유무형의 시너지 효과도 있을 것으로 예상된다. 정유업체인 현대오일뱅크는 전신인 극동정유가 1989년 대산산업단지에 공장을 세웠고, 석유화학업체인 삼성토탈은 1991년 바로 옆에 공장을 준공해 양사는 20년 넘게 담을 사이에 두고 비효율적인 거래를 해왔다. 앞서 2005년에는 1단계 공동 배관망을 만들어 나프타와 휘발유 및 경유의 배합제 등을 일부 교환했었다. 두 회사는 2013년이면 1, 2단계 공동 배관망을 통한 원가 절감 효과가 1000억원에 달할 것으로 내다봤다. 이두걸기자 douzirl@seoul.co.kr

한국에너지기술연구원은 석유화학 등 다양한 공정에서 생기는 혼합가스를 원료로 고순도(99.9999%) 수소를 생산하는 수소PSA 공정을 개발, 국내 기술로는 처음 상용화에 성공했다고 9일 밝혔다. 수소PSA는 수소가 포함된 혼합가스에서 수소를 고순도로 정제하기 위해 압력이 높은 상태에서 불순물을 제거하는 공정기술이다. 연구원은 “미국·일본·독일 등 외국 기술보다 30∼40%가량 적은 돈을 들여 설비를 갖출 수 있고, 흡착제 성능에 맞물린 수소 회수율도 뛰어나다.”면서 “연간 500억원가량의 수입대체 및 수출효과가 기대된다.”고 말했다. 고순도 수소는 반도체, 석유화학제품, 폴리실리콘, 연료전지용 연료 등 첨단 산업분야에서 활용된다. 미량의 일산화탄소라도 남아 있으면 연료전지의 수명 단축과 반도체공정 원료의 품질 저하 등을 초래할 수 있다. 이순녀기자 coral@seoul.co.kr

올 1월 말 정부는 향후 10년간 한국을 먹여 살릴 ‘신성장동력’을 발표했다. 발표자로 나선 조원동 국무총리실장의 입에서 낯선 용어가 튀어나왔다. 이산화탄소 포집 및 저장 기술(CCS·Carbon capture and storage). 조 실장은 “신성장동력은 세계를 선도할 수 있거나 약간의 노력으로 세계 시장과의 격차를 줄일 수 있느냐가 관건”이라며 “CCS는 우리가 선도할 수 있을 뿐 아니라 막대한 이익을 창출할 수 있어 집중해야 하는 분야”라고 강조했다. ●온난화 주범을 땅속·물밑에 묻어 CCS는 말 그대로 기후온난화의 주원인으로 지목되는 이산화탄소를 공기 중에서 직접 모으거나 땅 또는 물 밑에 저장하는 기술이다. CCS가 주목받고 있는 결정적인 이유는 사회의 변화 속도에 있다. 자원고갈과 지구온난화의 원흉으로 지목되면서 100년 가까이 지속돼 온 석유의 시대가 저물어가고 있지만 아직까지 석유를 완전히 대체할 수 있는 에너지는 개발되지 않았다. 태양광, 풍력 등 신재생에너지는 성장과 확산 속도가 느리고, 원자력 발전의 경우 환경유해성 논란에서 자유롭지 않다. 가장 유력한 미래에너지로 평가되는 핵융합발전은 2045년, 수소에너지도 그 무렵에나 원활한 사용이 가능하다. 이 때문에 인류가 새로운 에너지를 갖게 되기 전까지 매장량이 풍부한 석탄을 보완할 수 있는 신기술 개발이 절실한 상황에서 CCS가 그 대안으로 떠오르고 있는 셈이다. 아이디어에서 상용화를 향해 나아가고 있지만 CCS는 아직 미지의 기술이다. 세계 각국은 CCS 원천기술을 선점할 경우 향후 20~30년간 전세계를 주도하며 막대한 이익을 얻을 수 있다는 점 때문에 투자를 아끼지 않고 있다. 이웃 일본은 2050년까지 이산화탄소 배출량을 60~80%까지 줄이겠다는 목표를 세우고 CCS 기술에 전폭적인 지원을 하고 있다. 석탄을 이용한 화력발전소에서 발생하는 이산화탄소를 분리, 회수하면서 ‘이산화탄소 제로(0) 화력발전소’를 꿈꾸고 있다. 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 이같은 화력발전소가 상용화될 경우 100년 동안의 전세계 이산화탄소 배출량에 해당하는 2조t의 저감이 가능할 것으로 보고 있다. 일본 CCS기술 연구는 ‘제이파워(J-POWER)’가 주도하고 있다. 대형 전력회사인 제이파워는 이미 1992년부터 CCS기술 개발에 착수해 현재 초기 상용화 단계에 접어들었다. 제이파워는 2000억원을 들여 2010년 호주 칼라이드 석탄 발전소에 CCS기술을 적용해 저장장치 실증에 나설 계획이다. 캐나다, 미국, 중동 등지에서는 천혜의 자연요건을 이용한 CCS기술이 개발되고 있다. 한국과 일본 등이 CCS기술 적용을 위해 별도의 공간을 찾아야 하는 데 반해 이들은 석유를 뽑아낸 지하지형을 그대로 이용할 수 있다. 이산화탄소 저감사업단 관계자는 “캐나다의 경우 생산량이 줄어드는 유전에서 석유를 뽑아내기 위해 땅속에 이산화탄소를 주입해왔다.”면서 “이 경우 이산화탄소는 땅 속에 그대로 남게 되는 만큼 사실상의 CCS기술로 볼 수 있다.”고 밝혔다. 특히 이 기술은 막대한 자본을 가진 석유개발업체와 결합해 두 회사 모두 이익을 얻을 수 있기 때문에 초기투자 비용을 보전할 수 있다는 장점이 있다. 또 안정적인 이산화탄소 저장 공간 확보도 자연스럽게 이뤄진다. 미국 역시 실증시설 개발 단계에 접어들었고, 이산화탄소 제로선언 등으로 세계적 흐름을 주도하는 노르웨이는 연 100만t 이상의 저장 시설을 검토 중이다. ●상용화되면 처리비용 낮아질 듯 현재 전세계적으로 연구되고 있는 CCS 기술은 연소 후 기술, 연소 전 기술, 순산소 연소 등 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 이산화탄소가 발생하는 경로가 다양한 만큼 여러 가지 기술이 개발돼야 더욱 효과적이기 때문이다. 연소 후 기술은 석탄 발전소나 공장에서 배출되는 혼합가스에서 이산화탄소만을 분리하는 여과 방식이다. 이산화탄소와 결합하는 흡수제 속에 배출가스를 통과시키면 흡수제에서 이산화탄소를 별도로 분리해 저장할 수 있다. 연소 전 기술은 이산화탄소를 배출하는 연료를 사용 전에 미리 처리해 이산화탄소를 분리해내는 방법이다. 순산소 연소 기술은 석유, 석탄 등을 태울 때 일반 공기 때신 산소만을 이용해 이산화탄소를 쉽게 분리해내는 원리다. CCS기술의 가장 큰 한계는 비용이다. 화력발전소에 CCS기술을 적용할 경우 두 개의 발전소에 드는 만큼의 비용이 들어간다. 일본 제이파워의 경우 현재 이산화탄소 1t을 처리하기 위해 6000~8000엔의 비용이 들어간다. 이는 현재 초기상태인 기후거래소의 이산화탄소 거래비용과 비슷한 수준이다. 그러나 학자들은 본격적인 상용화 단계에 접어들면 처리비용은 급격히 줄어들 것으로 보고 있다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr ■ 한국 CCS 기술 수준은 포집기술 세계 정상급… 동해에 CO 저장 프로젝트 추진 “한국의 CCS 기술은 포집 분야에서는 정상급으로 평가할 수 있습니다. 다만 저장 분야에서는 장소 탐색 등 해결해야 할 과제들이 많이 남아 있습니다.” 국내 CCS 기술 개발을 총괄하는 교육과학기술부 이산화탄소 저감 및 처리기술개발사업단 박상도 단장은 “CCS는 국내 녹색성장 기술 중 가장 경쟁력 있는 분야”라고 강조한다. 선진국들이 1990년대부터 CCS기술 개발에 착수한 데 반해 한국은 2002년에야 사업단을 출범시키고 본격적인 경쟁에 뛰어들었다. 그러나 채 10년이 지나지 않아 한국은 선진국과의 격차를 1~2년 내로 극복했다는 것이 국내 전문가들의 평가다. 신성장동력 사업단은 CCS 기술의 전세계 시장규모를 연간 2000억달러로 예측했다. 현재 국내에서는 에너지기술연구원을 중심으로 한 이산화탄소 저감사업단을 비롯해 지질자원연구원, 해양연구원 등 국책연구기관과 남동발전, 중부발전 등이 활발한 연구를 펼치고 있다. 박 박사는 “선진국들이 사용하는 연소 후 기술, 연소 전 기술, 순산소 연소 등 세 가지 모두 국내연구진이 보유한 상태”라며 “천연가스가 많은 동해에서 사용할 수 있는 등 한국적 상황에 맞는 독창적인 기술도 다수 개발했다.”고 밝혔다. 지질자원연구원과 해양연구원은 땅과 바다에서 포집한 이산화탄소를 저장할 장소와 기술 개발에 나섰다. 지질연은 경북의 경상분지, 동해 6-1광구 지역의 동해-1 가스전이 가능성이 높은 것으로 보고 정밀조사를 실시 중이고, 해양연구원 강성길 박사팀은 동해가스전에 최대 1억8000만t을 저장할 수 있는 것으로 보고 있다. 해양연구원 관계자는 “2014년까지 약 1만t 규모로 저장이 가능한 시범 프로젝트를 진행할 계획”이라며 “2015년이면 100만t 규모로 저장 용량을 늘릴 수 있을 것”이라고 밝혔다. 그러나 일각에서는 CCS의 안정성 문제가 검증되지 않은 만큼 신중히 접근해야 한다는 의견도 있다. 해외에서는 이미 논란이 뜨겁다. 환경 단체들은 “CCS를 바다나 지하에 대량으로 주입할 경우 어떤 결과가 발생할지에 대한 검증이 되지 않았다.”는 입장을 발표하고 있다. CCS 기술이 영원히 이산화탄소를 없애는 완성형 기술이 아니라는 점도 한계다. 계속해서 지하에 파묻다 보면 언젠가 공간이 다 소진될 수 있기 때문이다. 박상도 단장은 이같은 지적에 대해 “미래 원천에너지가 개발될 때까지 향후 20~30년간 이산화탄소 증가분을 낮추는 것이 CCS의 역할”이라고 강조했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

　공공기관에서 신사업 개발을 담당하는 김모(38) 과장은 지난달 발명가라고 자신을 소개한 30대 남자를 만났다.영구자석을 이용한 발전장치를 만들었다는 이 남자는 설계도를 제시한 후 원리에 대해 설명을 늘어 놓았다.김 과장은 이 기계가 과학적으로 존재할 수 없는 ‘영구기관’이라는 사실을 파악하고 정중히 돌려 보냈다.그러나 보고를 받은 회사 고위 임원은 재검토를 지시했다.이 임원은 “특허까지 받은 기계인데 투자를 긍정적으로 검토하라.”고 말했다.김 과장은 “개인투자자들로부터 이미 10억원 넘게 투자를 받은 것으로 알고 있다.”면서 “절대 성공할 수 없는 기계인데 확신에 찬 발명가의 태도와 특허증이 사람들을 현혹시키고 있다.”고 밝혔다. 　과학 원리를 뛰어 넘는 발명품들이 불황을 타고 고개를 들고 있다.특히 친환경 신재생에너지 열풍을 이용해 효율이 입증되지 않거나 과학적 검토가 충분히 이뤄지지 않은 사업이 속속 등장하고 있다. 　지난달 서울메트로가 300억원을 투자하겠다고 밝힌 ‘지하철 풍력발전’이 대표적인 사례다.지하철 환풍기 바람을 이용해 전기를 일으키겠다는 이 계획은 창의시정 사례로 각광받으며 언론에도 대서특필됐다.그러나 과학자들은 이 계획이 ‘에너지 변환에는 방향이 있어서 총량은 유지되지만 사용가능한 에너지는 감소한다.’는 열역학 제2법칙을 무시한 아마추어적인 발상이라고 지적하고 있다.실제로 주관사인 아하에너지측은 홈페이지에 “열역학 제2법칙은 당사가 추구하는 방향과 배치된다.”는 내용을 올리기도 했다. 　신에너지 개발업체 에너지마스타도 열역학 법칙을 뛰어넘는 효율로 투자자들을 끌어 모았다.이 회사는 물에서 수소와 산소혼합가스를 생산해 448%의 열효율을 얻었다고 각종 시험결과를 제시했다.그러나 시험을 한 전기연구원측은 자신들의 시험은 기계 자체의 에너지효율에 대한 부분이었고,업체측이 악용하고 있다는 입장이다. 　이들이 내세우는 가장 큰 무기는 ‘특허’다.아하에너지의 경우 풍력발전과 관련된 5건의 특허를 갖고 있으며 에너지마스타 역시 5건의 특허를 갖고 있다.투자자들은 “전문성을 가진 특허청 심사관들이 그냥 특허를 내주지는 않았을 것으로 믿는다.”며 신뢰를 보내고 있다.무엇보다 이들 장치가 ‘전혀 불가능한 것’이 아니라 ‘투자 대비 효율’의 문제이기 때문에 전문가가 아닌 일반인들은 과장됐다는 느낌을 받기 힘들다.설사 다른 사람들이 과학적 문제점을 지적하더라도 이들은 “워낙 훌륭한 아이디어라 현재 상식으로는 이해하기 힘들다.”고 일축한다.최근 들어서는 ‘상온 핵융합’이나 ‘물로 가는 자동차’ 등의 아이디어도 ‘노벨상감’,‘인류 사상 최고의 발전’ 등의 수식어구를 달고 인터넷상에서 사람들을 현혹시키고 있다. 　특허청 관계자는 “심사의 제1원칙이 ‘자연법칙에 위배되지 않아야 한다.’지만 실제로 업무량 과다로 영구기관이나 과장된 아이디어를 걸러 내지 못해 특허가 나가는 경우도 꽤 있다.”면서 “특허가 사업성이나 타당성을 100% 보장하지는 못 한다.”고 밝혔다. 　과학계의 한 관계자는 “영구기관과 관련된 논쟁은 과학의 역사와 궤를 같이했다.”면서 “자세히 뜯어 보면 일반인들이 알아차리기 힘든 구멍이 있는 만큼 전문가들의 철저한 검증이 선행돼야 한다.”고 조언했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

오는 7월부터 배기가스 규제가 대폭 강화되면서 트럭·버스 등 상용차 가격이 최고 800만원 가량 오를 전망이다. 업계는 7월1일부터 대기환경보전법상 배기가스 규제가 현 유로Ⅱ 수준에서 유로Ⅲ 수준 이상으로 강화되면서 신개발 엔진 및 관련 장치 장착으로 10∼20% 가량 차량 가격의 인상이 불가피하다고 17일 밝혔다. 배기가스규제는 일산화탄소(CO) 한도의 경우 현행 3.0에서 2.1으로,탄화수소(HC)는 1.0→0.66으로,질소산화물(NOx)은 6.0→5.0으로,입자상물질(PM)은 0.15→0.1으로 각각 기준이 엄격해진다.유로Ⅲ에서는 규제대상이 아닌 브로바이 가스(혼합가스 압축시 실린더를 통해 크랭크축으로 새는 가스)도 규제대상에 포함된다.현대차의 경우 2.5t급(1600만∼2000만원),5t급(2700만∼3100만원) 트럭과 25인승 카운티 중형버스(3400만∼3800만원)는 200만∼500만원 가량,8t급 이상 대형 트럭 및 버스는 600만∼800만원 가량 오를 예정이다.판매단가가 높은 수입 상용차의 인상폭은 상대적으로 더 높아질 전망이다. 최광숙기자˝

국내 에너지 전문 벤처기업인 ㈜에너펙텍(대표 玄長洙)은 물을 전기분해한뒤 생기는 수소와 산소의 혼합가스(브라운 가스)를 연소시켜 발전용과 가정용 보일러를 가동시키는 가스발생기를 제품화하는 데 성공,일본에 수출준비중이라고 21일 밝혔다. 에너펙텍은 오는 25일 일본 관동지역 에너지대리점인 CPR사와 1,250만달러(150억원 상당) 규모의 보일러용 가스발생기 100대를,8월11일에는 일본 중부지역 에너지대리점인 ㈜SSI와 1억2,500만달러(1,500억원 상당)의 가스발생기1,500대를 수출키로 하는 양해각서를 교환한다고 밝혔다. 현재 개발된 가스발생기 최대 용량은 시간당 1만5,000ℓ수준으로 1대가 180여가구에 온수를공급할 수 있다. 함혜리기자 lotus@

완전평면,와이드,PDP,LCD,프로젝트,디지털….요즘 TV 앞에 붙는 수식어들이다.낯선 용어들이라 소비자들로서는 뭐가 뭔지 모를 지경이다. 차세대 전자기술이 영상분야를 주축으로 발전하면서 최근 가전제품 가운데TV쪽에서 신제품이 집중적으로 쏟아지고 있기 때문이다. ●완전평면TV-상하좌우 모두 180도로 평면인 브라운관을 채용한 TV로 기존의둥근 브라운관TV를 대체해 나가고 있다. 둥근 브라운관 TV에 비해 화상의 왜곡이 적고 빛 반사가 없어서 눈이 덜 피로하다.17인치에서부터 34인치까지나와있다.29인치 가격이 179만원으로 일반TV에 비해 73만원이나 비싸다. ●와이드TV-화면의 가로 세로 비율이 16:9인 TV다.일반 TV의 화면비율은 4:3이다.눈이 가로로 돼 있어 시선이 편하다.하지만 국내 방송사들이 아직 4:3의 화면비율로 송출하고 있어 현재는 비디오 시청용으로나 알맞다.화면높이가 낮기 때문에 최소한 32인치 이상은 돼야 볼 만하다.28인치 가격이 119만원으로 비슷한 크기의 일반TV보다 13만원 가량 비싸다. ●프로젝션TV-기존 브라운관 TV를 대형화하는데 따르는 무게와 부피 문제를해결하기 위해 개발됐다.40∼60인치가 주종이다.프로젝션TV는 영상신호를 7또는 9인치 3색 소형 브라운관들에 통과시킨 뒤 이를 다시 프로젝션 렌즈를통해 확대시켜 스크린에 대형 화상을 형성시키는 방식이다.디지털TV는 화면분할과 쌍방향 커뮤니케이션을 구현하기 위해 화면이 대형이어야 하는 만큼현재 대부분 디지털TV가 프로젝션TV 형태를 띠고 있다.하지만 아날로그 방식의 프로젝션TV는 화상이 퍼지기때문에 화질이 많이 떨어진다.43인치는 400만원대. ●LCD TV-브라운관 대신 노트북 컴퓨터 화면으로 쓰이는 LCD(Liquid Crystal Display:액정표시장치)를 채용한 TV다.LCD의 가격이 워낙 비싸고 대형화 기술이 개발되지 않아 중소형TV용으로만 쓰이고 있다.일반 브라운관TV에 비해두께는 6분의 1∼10분의 1,무게는 3분의 1∼4분의 1 수준이어서 벽걸이용으로도 안성맞춤이다.현재 국내에는 15.1인치 LCD TV만이 나와 있다.가격은 200만원대. ●LCD 프로젝션TV-소형 브라운관 대신 LCD프로젝터를 통해 영상신호를 받는프로젝션TV다.일반 프로젝션TV에 비해 화질이 3배 이상 선명하다.무게는 3분의 1,두께는 절반 정도에 불과하다.60인치의 경우 무게가 60㎏,두께가 45㎝. ●PDP TV-브라운관 대신 두장의 얇은 유리기판 사이에 혼합가스를 채운 뒤고전압을 가해 발생한 이온가스를 방전시켜 화상을 만드는 TV다. 화질도 가장 좋은데다 두께도 얇고 무게도 가벼워서 벽걸이용으로 적합.현재 LG전자가40인치를 주문판매중이다.1,200만원대. 추승호 기자 chu@

이사할 때 보면 옷장이나 소파뿐만 아니라 냉장고,오디오 등 무게가 나가는 이삿짐들은 모두 힘센 남자들의 몫이다.이런 것 중에 TV도 있다.29인치 정도만 되면 한사람의 힘만으로 옮기기에는 다소 벅차다.회사에서도 부서 이동 때에 가장 짐스러운 물품이 PC다.특히 그래픽 디자인이나 컴퓨터자동설계(CAD)계통에 종사하는 분들은 대형 모니터를 사용하기 때문에 무거운 모니터를 옮기는 데 진땀을 흘린다.기술의 발전은 이런 초대형 모니터들을 이사하기 좋은 형태(?)로 탈바꿈시키고 있는데 LCD(액정디스플레이)기술이 그것이다. 기존의 컴퓨터 모니터들인 CRT 모니터는 전자총을 탑재하기 위한 상당한 공간이 화면 뒷면에 있어야 한다는 단점이 있다.이에 반해 LCD는 두께가 겨우 2.5㎝이며 아주 가볍다.17인치 CRT 모니터의 무게가 보통 23㎏ 정도 나가는데,같은 크기의 LCD 모니터는 5㎏에 불과하다.무게의 차이는 화면이 커질수록 더욱 커진다. LCD의 단점은 가격이 매우 비싸다는 점이다.현재로서는 대다수의 LCD 디스플레이가 노트북에서 평생을 기약하는실정이지만,데스크탑용으로 사용했으면 하는 사용자들의 욕구가 나날이 증가 일로에 있는 추세다. 얼마 전까지만 해도,LCD를 데스크탑 모니터용으로 제작하는 데에는 기술적인 어려움이 많았다.당시의 LCD 디스플레이의 태반이 전용의 그래픽 보드가 필요했으며,또한 성능이 수준 이하였다.그러나 현재 시판되고 있는 LCD 디스플레이의 대부분은 이러한 문제점을 극복한 것들이다.완벽한 모니터의 대용품으로,모니터로 들어가는 비디오 케이블을 빼서 LCD 디스플레이 뒤의 연결단자에 끼워넣기만 하면 된다.화질도 좋다. 이러한 LCD 디스플레이 기술 이후의 차세대 디스플레이로 각광받고 있는 것이 플라즈마 디스플레이(PDP:Plasma Display Panel)기술이다.두 장의 유리 기판 사이에 네온·아르곤·제논 등의 혼합가스를 채우고 그 공간에 고전압을 가하면 가스가 이온화하면서 방전현상이 일어나 자외선이 방출된다.방출된 자외선이 적색·녹색·청색 등 형광체에 부딪히면서 컬러 영상을 표시하는 발광소자를 이용한다. 일반적으로 PDP는 유리 기판 사이의 간격이 10㎝를 넘지 않는 초박형으로 기존 브라운관의 10분의1 두께밖에 안 되며,무게도 18㎏밖에 되지 않는다.PDP의 장점은 화면을 크게 만들수 있다는 것이다.CRT 브라운관은 진공관의 특성상 35인치를 넘기 어려우며,LCD는 30인치보다 크게 하기가 기술적으로 어렵다.결국 30인치 이상의 대형 평판 디스플레이는 PDP가 담당하게 된다. 또 하나의 장점은 평면 유리를 사용하므로 화면이 굴절되지 않고 왜곡 현상도 없다는 점이다.두께 15㎝ 이하의 얇은 모니터를 만들수 있어 벽걸이 TV를 가능케 한다.이 밖에 LCD 모니터의 단점이던 좁은 시각이 넓어져 160도 이상 범위에서도 화질 저하없이 시청할 수 있으며 무게 또한 가벼워진다. 이처럼 큰 화면에 높은 선명도,설치 및 이동의 편리함 등으로 플라즈마 디스플레이는 가정용 극장이나 기차역,박물관 등의 안내표시판,증권거래소의 상황판,비디오 게임 등에 활용될 수 있다.미래에는 가족동반 나들이를 갈 때 집에 있는 TV를 손쉽게 가지고 다닐수 있게 되지 않을까 싶다.〈필자=아이소프트 개발기획부문이사〉

◎플라즈마/고체·액체·기체 이어 이온이 가스화 상태/KIST·고열·고압 견딜수 있는 ‘이온주입장치’ 성공/4,16메가D램 반도체 고집적회로 미세공정에 실용 ‘제4의 물질’인 플라즈마(PLASMA) 응용 기술이 마침내 우리나라에서도 결실을 내기 시작했다. 지난 95년 9월 대덕연구단지 기초과학센터안에 첨단 플라즈마 발생장치인 ‘한빛’이 설치된 것을 계기로 불모지이던 국내 플라즈마 연구가 활기를 띠면서 성공적인 산업계 응용사례가 보고되고 있다. 플라즈마는 고체·액체·기체에 이은 제4의 물질상태.이온이 가스로 된 상태로 미래의 핵심 에너지원인 핵융합 연구에 필수적인 분야다.기체를 섭씨 수만도 이상으로 가열하면 원자나 분자사이의 격렬한 충돌이 일어나 원자를 구성하고 있던 전자가 튕기면서 이러한 물질상태가 되는 것이다.태양을 포함한 우주의 99%가 플라즈마로 이뤄져 있다.우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 방전현상으로 형광등·네온사인·번개불 따위가 바로 플라즈마다. 미국이나 유럽에서는 플라즈마가 ‘21세기 꿈의 에너지’로 평가받는 핵융합발전을 비롯,우주선의 추진연료,오염물질의 제거 등에 폭넓게 응용되고 있다.미국은 이미 지난 93년 플라즈마를 이용한 핵융합으로 3백만㎾의 전력을 생산했으며 독일을 비롯한 유럽에서는 산업 응용분야에서 괄목할만한 성과를 내고 있다. 우리나라는 오는 2001년까지 ‘차세대 초전도 토카막(핵융합로)’을 개발,차세대 에너지원으로 삼는다는 중기 전략을 마련해놓고 있다. 현재 산업계에서 플라즈마를 비교적 활발히 응용하는 곳은 ▲재료 표면처리 및 반도체 공정 ▲신소재 합성 ▲의공학 ▲환경경처리 등 4개 분야. 플라즈마는 우선 자동차·기계 부품이나 공구의 내마모 코팅,광학부품의 보호막 처리 등에 쓰인다.플라즈마 발생장치 내부에 표면처리 대상물을 집어 넣고 수백 kv의 전압을 걸어 플라즈마를 발생시키면 용기안의 질소가스와 대상물이 반응을 일으켜 강력한 질화물이 형성되면서(플라즈마 이온질화) 내구성과 경도가 뛰어난 표면처리가 이뤄진다. 한국과학기술연구원(KIST)은 이미 내구성이 필요한 물체에 질소등의 이온을 주입시켜 강한 열이나 압력에 견딜수 있도록 한 ‘플라즈마 이온주입장치’를 제작하는데 성공했다. 플라즈마기술은 4메가디램과 16메가디램의 반도체 고집적회로 미세공정에도 실제로 활용되고 있다. 플라즈마를 이용한 신소재 합성의 대표적인 것은 공업용 다이아몬드와 대형 TV화면 평판표시장치.KIST 박막기술센터는 지난달 ‘다음극 플라즈마 화학장치’란 새 기술을 이용,고출력 반도체용 기판·자외선 감지용 특수센서 등의 핵심소재로 쓰이는 1㎜두께의 다이아몬드후막을 세계 처음으로 합성해냈다. LG전자는 지난 5월 40인치 대형TV화면에 필요한 플라즈마 평판표시장치(PDP·Plasma Display Panel)를 독자 개발했다.PDP는 2장의 유리기판 사이에 네온과 아르곤 따위의 혼합가스를 채운 뒤 높은전압을 가하면 방전현상으로 자외선이 방출되면서 형광체에 충돌,컬러영상이 표시되는 새로운 발광소자.국내 가전업체들은 현재 50인치 대형화면의 PDP 개발을 서두르고 있다. 플라즈마는 유해 폐기물처리에도 이용된다.플라즈마를 형성할 때 섭씨 수천도에서 수만도까지 올라가는 가스 온도를 활용,잘 녹지 않거나 타지 않는 유해 폐기물을 손쉽게 녹이는 것이다. 서울시립대 환경공학과 김신도교수팀은 최근 세라믹기판에 6천v의 고압전류를 흘릴때 발생하는 플라즈마를 이용,악취 및 공해물질에 화학변화를 일으켜 이를 무해물질로 바꾸는 기술을 선보였다.

◎세계 두번째/벽걸이 40인치 TV화면 상용화 박차/2005년 연 120만대 생산… 매출 1조2,000억 예상 LG전자가 국내 최초로 40인치 PDP(플라즈마 디스플레이 패널) 독자 개발에 성공했다고 4일 밝혔다. PDP는 2장의 유리기판 사이에 네온과 아르곤,제논 등의 혼합가스를 채운뒤 고전압을 가하면 방전현상으로 자외선이 방출되면서 형광체에 충돌해 컬러영상을 표시하는 새로운 발광소자로 벽걸이 TV화면 등 차세대 평판 디스플레이로 각광받고 있다. LG전자가 개발한 PDP는 교류형 구동방식을 채택,화질이 우수할 뿐 아니라 유리기판을 포함해 전체 세트 두께가 15㎝에 불과하다.이는 전자총을 사용하는 기존 브라운관의 10분의1 정도이며 무게도 18㎏으로 일반 TV용 브라운관의 6분의1 수준이다. 특히 40인치 크기는 가격 경쟁력 때문에 LCD로는 대형화하기 어려워 대형 화면용 PDP의 수요가 크게 늘 전망이다.PDP는 상하좌우 시야각이 160도가 넘어 측면에서도 쉽게 화면을 볼수 있기 때문에 가정용 벽걸이 TV나 화상회의 등 업무용 표지판,주식거래 상황판,백화점제품정보 안내판 등의 화면으로 쓰이게 된다. LG전자의 PDP 개발은 일본의 후지쓰 NEC 등에 이어 국제적으로 두번째로 일본도 아직 상용화하기 전이다.미국 업체들은 업체간 컨소시엄을 결성해 연구중이다. LG전자 관계자는 “PDP를 차세대 승부사업으로 선정,2005년까지 1조원을 투자해 구미공장에 연간 1백20만대 생산시설을 갖춰 연간 매출 1조2천억원,세계시장 점유율 12%를 차지하는 세계 5대 PDP제조회사로 도약하겠다”고 말했다.

◎KIST 백영준 박사팀 5년만에 개가/‘다음극 직류플라즈마 화학장치’ 새기술 개발/합성비용 기존방식의 절반… 미서 특허 획득 플라즈마를 이용한 공업용 다이아몬드 합성기술이 세계 처음으로 국내에서 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST) 박막기술연구센터 백영준·은광용 박사팀은 지난 93년부터 4년6개월동안 총 8억원의 연구비를 들여 고출력 반도체 핵심소재 등으로 쓰이는 1㎜ 두께의 다이아몬드후막을 합성하는데 성공했다고 28일 밝혔다. 백박사팀은 양극과 음극 하나씩만을 사용하는 기존의 플라즈마 제조방식과 달리 하나의 양극에 여러개의 음극을 이용하는 이른바 ‘다음극 직류 플라즈마 화학장치’란 새로운 개념의 기술을 활용,공업용 다이아몬드를 만들어 냈다.양극과 음극 사이에 직류전압을 가해 플라즈마를 만들고 여기에 수소와 메탄가스를 혼합,활성화된 혼합가스의 화학반응을 통해 다이아몬드 후막을 합성했다. 백박사팀은 다이아몬드 합성 기술과 관련,미국특허 2건과 국내 특허 3건을 획득했다.백박사는 “직류전원과 음극의 수만 늘려주면 직경 15∼20㎝ 크기의 후막 합성도 가능하다”면서 “합성비용이 기존 방식의 절반밖에 들지 않는다”고 설명했다. 연구진이 합성에 성공한 다이아몬드후막은 천연다이아몬드와 구조 및 성질이 동일한 것으로 경도가 매우 크고 열 전달속도가 구리보다 5배 남짓 빠르며 빛의 투과성이 뛰어난게 특징.부도체의 성격을 띠고 있어 절삭공구 등의 가공용 공구를 비롯,고출력 반도체용 기판·자외선 감지용 특수센서와 같은 미래 산업분야의 핵심소재로 고루 활용될 수 있다. 플라즈마는 전기에너지로 기체를 활성화시켜 만든 기체혼합물로 고체·액체·기체에 이은 ‘제4의 물질’로 불린다.

◎후륜은 승차감 좋고 전륜은 실내가 넓어/「미드십 방식」은 2인승 스포츠카에 사용 자동차에서 인체의 심장과 같은 역할을 하는 것이 엔진이다. 따라서 어느 종류의 엔진을 적재했는가 하는 점이 차의 성능을 평가하는 가장 중요한 요소다.또 엔진의 위치에 따라 자동차 종류를 구분하기도 한다.그럼에도 자동차 보급 역사가 짧은 탓인지 우리 운전자들은 차를 고를때 엔진에 대해 무관심한 편이다. 우선 엔진은 사용 연료에 따라 크게 디젤과 휘발유 엔진으로 나뉜다.최근 전기나 수소,태양열자동차 등이 속속 개발되는 추세지만 아직 일반에 보급될 수준에는 미치지 못한다.휘발유엔진은 18 85년 독일의 고트리프 다이뮬러가 만든 것이 시초며 유명한 벤츠 자동차의 창업자인 칼 벤츠도 이와 비슷한 시기에 휘발유 엔진을 탑재한 삼륜 자동차를 개발한 것으로 알려져 있다.현재와 같은 구조의 휘발유엔진은 19 20년에 와서야 선보이기 시작해,이후 꾸준한 개량을 통해 오늘에 이르렀다. 휘발유 엔진이 혼합가스를 압축한 뒤 전기 불꽃을 통해 폭발을 일으켜 동력을 얻는 반면 디젤엔진은 압축한 공기에 연료를 분사해 자연점화를 일으키는 방식이다. 휘발유보다 상대적으로 값이 싼 경유를 원료로 쓰고,열효율이 좋아 경제적인 디젤엔진은 대형차나 화물차,지프 등에 주로 사용된다. 그러나 진동과 소음이 커 승차감을 해치므로 일반 승용차에는 거의 사용되지 않는다.더욱이 요즘은 경유 사용에 따른 대기오염 문제가 심각하게 대두돼 지프들도 휘발유 엔진으로 바뀌는 추세다. 엔진의 탑재와 바퀴굴림 방식별로는 전륜구동과 후륜구동,4륜구동,미드쉽 방식 등을 들수있다.전륜과 후륜,4륜구동은 모두 엔진을 앞에 두는 것은 마찬가지나 전륜은 앞바퀴를,후륜은 뒷바퀴를 굴린다.후륜구동은 승차감이 좋아 중형 이상 차종에 많이 쓰이며 전륜구동은 실내 공간이 넓어지는 장점때문에 소형차에 주로 쓰이는 방식. 4륜구동은 말 그대로 4바퀴 모두를 굴리므로 험한 길 등에서의 주행성능이 높다.지프와 군용차에 주로 사용되다 빗길과 눈길에서도 안전운행이 가능하다는 장점때문에 일반 승용차로 사용범위가 확대되고 있다.미드십은 엔진을 뒷바퀴축 바로 앞의 차 중심에 놓아 고속때의 빠른 코너링,급발진,급가속 등 운동성능이 좋은 방식이다.대신 뒷좌석을 놓기 어려워 2인승 스포츠카에나 채택된다.