최근 전 세계적으로 고효율, 고성능 에너지 절약기기 및 대체 에너지 기술 개발을 통한 신 에너지 및 환경산업의 독자적인 기술기반 구축을 하여 차세대 에너지시장을 선점하기 위하여 선의의 경쟁을 벌이고 있다.

▲ 2006년 중소기업기술혁신대전에서 유공자로 교육과학기술 부총리 표창, 2009년 산학엑스포에서 산학협력 우수 유공자로 교육과학기술부 장관상을 수상한 산학분야의 남다른 성과를 거둔 문두경 사업단장

차세대 에너지시장 선점은 핵심소재 원천기술 없이는 불가능하지만, 소재 원천기술의 미확보 및 선진국의 소재 무기화로 인한 기기 및 시스템화 연구는 이미 한계에 봉착했다. 이러한 상황에서 최근 국가 성장전략에 기반한 소재산업 기술경쟁력 강화를 위해 임계성능 향상 및 신기능 구현이 가능한 핵심소재기술개발을 통해 주력기간산업의 경쟁력을 제고(提高)하고 미래신산업을 육성하고 있는 건국대 차세대 에너지 화학소재 분자배열/미세구조 제어기술 사업단이 주목을 받고 있다.

에너지 저장 및 변환 극대화하는 소재 원천 기술 개발
건국대 차세대 에너지 화학소재의 분자배열/미세구조 제어기술 사업단은 지난 2010년 에너지·환경 이슈 및 차세대 에너지원에 대한 고유가 시대도래, 교토협약 및 코펜하겐 협의에 의한 CO2배출량 국제규제와 유비쿼터스/소형 플렉서블화에 대한 문제를 능동적이고 적극적으로 대처하기 위한 지식경제부 소재원천기술개발사업에 선정되었다. 최대(最大) 10년 동안 총 150억 원을 지원받는 사업단은 차세대 에너지 화학 핵심소재를 분자 배열 및 미세구조를 제어하는 기술 개발 연구로 시장 및 기술을 선점하고자 리튬이차전지, 슈퍼커패시터, 연료전지, 태양전지 등의 에너지 변환·저장 소자의 핵심인 에너지 변환 화학소재의 미세구조를 제어하거나, 유·무기 복합화를 통해 소재를 고기능화 함으로써 에너지 저장 및 변환을 극대화하는 소재 원천 기술을 개발한다. 문두경 사업단장은 “사업단이 추진하고 있는 과제는 총 10년간(1단계 4년 , 2단계 3년, 3단계 3년) 수행되며, 과제 완성 단계인 2020년 전 세계 시장은 600억 달러에 이를 것”이라고 설명했다. 사업단이 수행하는 과제는 총괄과제와 세부과제로 나뉘며, 세부과제의 기술개발결과가 상호 연계돼 사업화 또는 상품화되는 과제로 총괄과제와 세부과제의 컨소시엄 형태로 크게 5개의 세부기술로 구성돼 있다. 이 연구과제는 연구의 초기 단계에서부터 핵심적인 에너지 화학소재의 설계/합성 및 미세 구조제어와 관련하여 소재 업체, 에너지 저장·변환 소자 업체, 학계 및 연구계의 관련 전문가들의 자문을 받아 산 학 연 공동 연구체계를 구축하여 수행하는 것으로 연구 과제를 구성하였으며, 세부 및 참여과제 상호 간의 기술 자문 및 성과 발표/기술 교류회를 정례화 하고 있어 효율적인 과제 수행이 이루어지고 있다. 문 사업단장은 “에너지화학 소재는 고효율의 에너지 저장 및 변환체 구현을 위해 반드시 필요한 연구 분야이며, 관련 소재 및 소자 기업에서도 많은 관심을 기울이고 있다”면서 “그러나 기술의 난이도가 높고 연구개발을 위한 위험부담이 커서 쉽게 접근하기 어려운 분야다. 이에 민간 및 연구소 중심의 연구 보다는 정부 주도의 연구 개발 추진에 적합한 과제”라고 덧붙였다.

에너지 화학소재 기술 개발에서 세계 선도할 터

2006년 중소기업기술혁신대전에서 유공자로 교육과학기술 부총리 표창, 2009년 산학엑스포에서 산학협력 우수 유공자로 교육과학기술부 장관상을 수상한 산학분야의 남다른 성과를 거둔 문두경 사업단장은 “차세대 에너지 화학소재의 분자배열/미세구조 제어기술 사업을 통해 에너지 화학소재의 핵심 기술인 분자구조/미세 구조 조절 기술을 통하여 이온전도도 및 전하 이동도가 최적화된 본질형 리튬이온 고분자전해질, 수소이온전도성 고분자 전해질막, 광대역 유기 흡광 소재 등의 세계 일류의 소재 원천 기술을 확보할 수 있을 것으로 기대된다”고 말한다. 이러한 소재 기술 개발은 현재 대부분의 에너지 화학 소재 및 이를 이용한 에너지 저장·변환 소자의 기술 개발이 일본 미국 등에 종속되어있는 기술 수준에서 벗어나 에너지 화학소재 기술 개발에서 세계를 선도할 수 있을 것으로 전문가들은 내다보고 있다. 특히 에너지 화학소재의 원천 기술 개발은 저탄소·녹색 성장의 핵심 기술인 차세대 에너지 저장·변환 소자로 유망하게 부각되고 있는 리튬이차전지, 슈퍼커패시터, 수소저장체, 유기 태양전지 등의 개발로 연계되어 2019년 이후 기술자립화 달성 및 선진기술 기반구축하게 되어 관련 시장 및 기술을 선도할 수 있을 것으로 예상된다. 문 사업단장은 “차세대 에너지 변환·저장 소자의 개발은 신성장 동력 산업 및 저탄소·녹색성장 산업인 유비쿼터스 IT 산업, 전기 자동차 산업, 청정 발전 산업의 세계적인 기술 경쟁력 향상으로 이어질 것”이라고 피력했다. NM