초소수성 표면처리 새로운 잠재 산업으로 성장

초소수성 표면처리 렌즈부터 반도체분야까지 새로운 잠재 산업으로 성장 

공업분야에 주로 활용되던 초소수성이 최근 전자부품 의 품질 및 성능 개선, 안정성 확보 등 응용분야로 확대

액체가 고체 표면과 만날 때 일어나는 현상을 젖음 (Wettability)이라고 하는데 이때 정도의 차이는 있지만 크 게 두 가지 현상이 일어난다. 즉, 액체가 표면에 젖어 퍼지 던가 아니면 표면을 싫어해 스스로 뭉치게 된다. 액체가 물 인 경우 표면에 젖게 되는 성질을 친수성(Hydrophilicity)이 라 하고, 젖지 않고 물방울이 생기게 되는 성질을 소수성 (Hydrophobicity)이라 한다. 친수성과 소수성은 실생활 응용 목적에 따라 중요한 성질이 된다. 기존 소수성 기술은 도료, 접착제, 섬유, 정밀화학, 전기전 자, 자동차 및 금속, 유리 등 각종 전통 산업에서 발수성(撥 水性), 발유성(撥油性), 방오성(防汚性), 윤활성, 비점착성, 저 표면장력 등 기능성 부여를 목적으로 주로 사용되었다. 초 소수성 특성을 지닌 고체 표면을 구현하고 응용하려는 노 력은 각종 산업분야에서 지속적으로 시도되었다. 초소수성 은 일종의 초발수, 초발유라는 개념으로 산업적으로는 제지 산업의 내유(Oil Repellent) 가공제, 화장품 산업의 기능성 무 기 분체, 섬유 및 피혁 산업 등과 같이 일상 생활용품의 제 조 기술로 활용될 뿐만 아니라 금속 소재의 부식 방지, 항공 기 운항 시 동체의 결빙 방지, 막대한 비용이 투자되는 토 목 및 건설 구조물의 풍화 방지, 조선공업에서 선박의 어패 류 부착 방지, 자동차 외장 코팅, 열 교환 기계류의 착상 방 지(Anti-frost), 고분자 가공분야의 정밀 이형 기술 등 다양하 게 응용되고 있다. 즉 대부분 건축, 기계, 조선 등 공업분야 에 응용되는 것이 일반적이었다. 그러나 최근 반도체, LCD, 

MEMS, 광학 등 초정밀 전기전자분야에 대한 초소수성 박 막의 중요성이 대두되면서 전자부품의 품질 및 성능 개선, 안정성 확보 등 그 응용분야가 더욱 확대되고 있다.

장비, 소재, 코팅 산업 등 초소수성 표면처리 산업분야 유망 산업으로 떠올라

최근 유망하게 떠오르고 있는 초소수성 표면처리 산업분 야는 장비, 소재, 코팅 산업으로 구분할 수 있다. 장비 산업 에서는 반도체분야, 코팅 산업에서는 광학렌즈분야, 디스플 레이분야를 중심으로 분석하였다. 

■ 반도체분야

IT, BT, NT 등 첨단 산업 구조로 재편과 전기전자, 정보통신의 급속한 발전으로 MEMS, Display, PCB, Semiconductor, Optical 등 부가가치 높은 반도체 관련 제품 을 중심으로 초소수성 코팅의 적용이 확대되고 있는 상황 이다. 특히 평판 FPD 디스플레이, 인쇄회로기판(PCB), 발광 및 수광소자, 레이저 다이오드(Laser Diode, LD) 등을 비롯 해 최근에는 미세 공정이 필요한 각종 부품들(MEMS)의 제 조에도 적용이 확대되고 있다. 특히 불순물에 민감한 모든 반도체 패키징 공정 기술에서 초소수성 표면처리는 반도체 패키징 제품의 안정성과 신뢰성을 높이는 데 활용성이 매 우 높아 주목 받고 있다. 

『반도체 초소수성 장비 시장은 연간 1,200unit의 수요가 발생할 것으로 예상되며, 당분간 급격한 성장이나 감소 없이 연평균성장률 2.96%, 연간 약 2억 달러대의 시장을 형성할 것으로 전망된다. 국내 시장은 2015년 세계 시장의 8%에 해당하는 212억 원에 이를 것으로 보인다』

반도체 초소수성 장비 시장이 반도체 패키징 장비 수요 와 유사하게 성장할 것으로 가정할 경우 초소수성 장비 시 장은 연간 1,200Unit(Unit : 반도체 패키징 장비 시장 단위) 의 수요 시장이 지속될 것으로 전망된다. 따라서 세계적으 로 2011년 2.27억 달러에서 2015년에 2.65억 달러의 시장 수 요를 가질 것으로 예측된다. 즉 반도체 초소수성 장비 시장 수요는 급격한 성장과 감소 없이 매년 약 2억 달러대를 유 지할 것으로 전망되며, 연평균성장률(CAGR)은 2.96%로 반 도체 패키징 장비의 성장률과 유사할 것으로 보인다. 국내 

시장 수요는 세계 시장의 성장률과 동일한 비율로 추산할 경우 2015년 세계 시장의 8%에 해당하는 212억 원에 이를 것으로 예상된다. 그러나 반도체 산업의 폐쇄적 특성으로 시장 진입 장벽 이 매우 높기 때문에 단기간에 이들 시장을 점유하는 데는 반도체 후공정 장비의 안정성 확보와 품질에 대한 사전 검 증 및 홍보 과정이 필요할 것이다. 

■ 광학렌즈분야

미국에서 발표된 ‘Harnessing Light’라는 보고서는 광학 분야 시장이 전자분야 시장에 필적할 만한 성장을 할 것이 라고 발표하였다. 초소수성 표면처리기술은 광학기기 표면 의 초소수성 기능 코팅을 통해 세정 특성을 크게 향상 시킬 수 있으며 광학 특성의 향상 및 광신호 손실을 크게 감소시 킬 수 있어 산업적 응용은 더욱 확대될 것이다. 

대표적인 초소수성 표면처리 시장인 광학렌즈 시장은 CD, DVD 등 대부분의 현대광학분야에 활용되고 있는 비구 면렌즈 시장과 안경, 카메라 뷰파인더용으로 많이 사용되는 플라스틱렌즈 시장, 광통신용으로 주로 사용되는 GRIN 렌 즈 시장, 이외에 BALL 렌즈 시장 등으로 구성된다. 이 들 광학렌즈의 표면처리에 는 렌즈 표면의 소수성 부여 를 위한 클린 코팅, 스크래 치 방지를 위한 하드 코팅, 패션과 색상 부여를 위한 착 색 코팅, 반사 방지를 위한 반사 방지 코팅 등이 이루어 지고 있다. 국내 광학렌즈의 초소수 성 코팅 시장은 수출주력품 목으로 자리 잡고 있는 카 메라폰, 디지털카메라,  프 로젝터 등의 물량 확대로 광학렌즈 시장과 함께 급속 히 성장할 것으로 전망된다 

특히 핸드폰, 디지털카메라에 사용되는 비구면렌즈 시장 을 중심으로 성장할 것이며, 최근에는 기존 비구면렌즈 생 산업체의 생산시설 부족으로 신규로 진입하는 업체가 크게 증가하고 있다.

『향후 세계 광학렌즈의 초소수성 시장은 2006년 이후 연평균 14.21% 성장으로 2015년에는 1조 5천억 원 규모에 달할 것으로 예측된다. 우리나라는 핸드폰, 디지털카메라, 디스플레이 등 수출 확대와 최근 세계 첨단영상·통신 산업 급성장의 영향으로 세계 시장 성장률보다 상대적으로 높은 22.9%의 성장률을 나타낼 것으로 전망된다』

광학렌즈의 세계 초소수성 시장 규모를 보면, 광학렌즈 생산원가의 30%가 초소수성 코팅에 투입된다. 세계 광학렌 즈의 초소수성 시장은 2006년 이후 연평균 14.21%의 선형 적인 시장 성장률을 나타내었다. 시장의 안정적인 기반 수 요로 인해 이러한 선형적 성장률은 대체기술의 등장이 없 는 한 지속될 것으로 전망된다. 그 결과 2015년에는 1조 5 천억 원으로 성장할 것으로 예측된다. 우리나라는 핸드폰, 디지털카메라, 디스플레이 등의 수출 확대와 최근 세계 첨단영상·통신 산업 급성장 영향으로 세계 시장 성장률보 다 상대적으로 높은 22.9%의 신장률을 이루어 2015년에는 7,764억 원에 달할 것으로 전망된다.  

■ 디스플레이분야

디스플레이분야에서 평판 디스플레이(FPD : Flat Panel Display)는 최근 선명한 화질을 구현하기 위해 내·외부 빛 의 간섭을 방지하는 반사 방지 코팅과 지문 등 외부 오염으 로부터 표면을 보호하기 위한 지문방지코팅층이 필수적이 다. 그러나 현재의 기술에 의하면 반사 방지막은 친수성이 매우 큰 무기물 미립자의 다층구조로 되어 있어 사용 중 쉽 게 오염이 되고 오염물질을 제거하기가 쉽지 않다. 또한 용 제 등을 사용하여 오염물질을 제거하면 디스플레이 표면의 손상을 유발하게 된다. 따라서 디스플레이 표면에서 빛의 반사를 방지하여 보다 선명한 화질을 제공하기 위해 디스 플레이의 외각층에 반사 방지 및 방오기능의 초소수성 코 팅이 반드시 필요하다. 현재 국내 디스플레이분야 초소수성 코팅 시장에 대한 정확한 통계는 없으나 일본은 2011년 연 간 약 100억 엔 이상의 시장이 형성되었으며, 시장 초기에 는 Daikin사에서 생산하는 제품이 시장을 주도하였으나 현 재는 일본 업체뿐 아니라 미국 업체까지 일본 시장에 진입 한 실정이다. 현재 사용되고 있는 지문방지용 초소수성 코 팅재료는 유통가격이 높고(¥2,000,000/Kg), 성능도 만족할 만한 수준이 아니다. 따라서 국내 초소수성 표면처리 산업 의 지속적인 성장을 위해서는 이에 대한 연구개발과 시장 선점이 선행되어야 할 것이다. 

■ 초소수성 소재분야

초소수성 소재는 미국의 Nanofilm사와 독일의 BASF사가 주도하고 있다. Nanofilm은 자동차 유리분야, BASF사는 건 축 필름분야로 이 두 회사 모두 플라즈마 방식이 아닌 필름 방식으로 초소수성 특성을 구현하고 있다. 국내 초소수성 재료 시장은 5,000억 원 이상에 달한다. 특히 전기전자 산 업의 지문방지와 방오성 코팅분야가 1,000억 원, 도료 산업 분야의 방수/방오분야가 1,200억 원, 섬유 산업분야의 발수 발유가공분야가 800억 원, 기타 광학렌즈를 포함한 산업분 야의 소수성 표면개질분야가 1,000억 원의 시장을 형성하 고 있으며 세계 시장은 국내 시장의 20배 이상일 것으로 전 문가들은 추정하고 있다. 

국내  초소수성 표면처리 시장은 기존 소수성 시장 대체 산업분야와 첨단 고부가가치 초소수성 코팅 산업분야 로 재편 전망

향후 국내 초소수성 표면처리 시장은 크게 두 가지 산업 분야로 확대될 것으로 전망된다. 하나는 정밀화학 산업, 섬 유 산업, 도료 산업분야 등 기존 5,000억 원 규모의 소수성 시장을 대체하면서 성장할 것이고, 또 하나는 IT, BT, NT 등 첨단 산업 구조로의 재편과 전기전자와 정보통신의 급속한 발전에 따라 반도체, 디스플레이, PCB 등 첨단 고부가가치 시장을 중심으로 초소수성 시장이 새롭게 형성될 수 있다. 따라서 초소수성 표면처리 산업은 기존 소수성 제품업체에 게 새로운 시장 확장의 기회를 제공할 것이고, 첨단 고부가 가치 산업으로 진입을 가능하게 해 두 마리 토끼를 잡는 신 산업군으로 성장할 것이 예상된다. 

 출처: KISTI