나노씨엠에스 사업보고서 (2023.12)
2. 주요 제품 및 서비스

가. 주요 제품 등 현황

제 품 군	특 징	적용분야

① 근적외선 흡수/반사 안료	빛의 파장에 따라 특성구간에서는 흡수, 특정구간에서는 반사하는 기능을 가지고 있는 이중기능성 물질(물질특허 등록)	지폐, 여권, 신분증, 보안문서 등 국가보안인쇄는 물론 상품권, 티켓, 상표보호의 민간보안인쇄에 2단계(코버트) 수준의 위조방지에 적용

② 자외선 유기형광 안료	특정 자외선 파장에서 발광하면서, 내약품성과 일광견뢰도가 우수한 물질(물질특허 등록)

③ 적외선 발광체	적외선 영역에서 선택 파장에 의한 기기에 감응하는 발광물질	지폐, 여권, 신분증 등 중요한 국가의 보안인쇄에 3단계(포렌식) 수준의 위조방지에 적용

④ 전력반도체 소재	무색 투명의 다이아몬드구조의 결정 , 비중 3.12, 융점 약 2700 ℃ . 경도가 다이아몬드 다음으로 높아 연마재나 공구에 사용	새로운 반도체 재료로서 전력 반도체용 Wafer 소재로 적용 .

⑤ 살균램프	원자외선 (Far UV-C 222nm) 파장을 이용한 인체에 안전한 바이러스 및 박테리아 사멸 방역 램프	코로나 이후 인체에 안전한 원자외선 (Far UV-C 222nm) 기술을 이용한 전염성 균으로 부터 집단감염 확률이 높은 시설 등에 적용

(1) 근적외선 흡수/반사 안료

은행권에 일반적으로 사용되고 있는 적외선 흡수물질인 카본블랙은 일반안료의 특성을 가지고 있으면서 보안기능 적용이 용이하기 때문에 많은 국가의 화폐에 적용되고 있습니다 . 다만 , 카본블랙의 특성상 다양한 색상을 나타내기 어렵기 때문에 미국은행권인 달러처럼 어두운 색상용으로만 사용되고 있습니다 . 카본블랙을 대체하기 위해 무기계 근적외선 흡수잉크 소재를 활용하는 방법이 고안되었지만 , 무기계 근적외선 흡수 소재를 첨가하여 잉크를 제조하는 경우 잉크물성을 맞추기 어려운 단점이 있습니다 .

이에 당사에서는 밝은 색상에 적용할 수 있고 , 근적외선 고유파장에서 흡수 / 반사를 식별할 수 있으며 , 잉크 물성에 맞출 수 있는 근적외선 흡수 / 반사 안료를 개발하였습니다 . 근적외선 흡수 / 반사 안료는 특정 파장대에서 흡수 / 반사 기능을 동시에 갖는 독특한 성질을 가지고 있으며 , 우수한 내광성 , 내열성 , 화학적 및 물리적 안정성을 가지고 있는 물질입니다 . 관련하여 물질 특허는 물론 신물질 CAS No. 에 등록을 완료하였고 , 이에 따라 화평법 , 화학물질관리법에 따른 제조승인을 받았으며 , 해외수출을 위한 화학적 , 물리적 특성 및 독성검사를 마치고 EC No. 승인을 위한 절차를 진행하고 있습니다 .

근적외선 흡수 / 반사 안료는 흡수율과 반사율의 차이를 ATM 또는 검지기에 위폐색출기능으로 추가함으로써 새로운 위조방지 기술을 실현하였고 , 기능과 품질 면에서 기존 제품과 비교할 수 없는 탁월한 기능을 가지고 있기 때문에 한국은행권에 적용되었으며 , 제품의 차별화를 위하여 흡수파장 및 반사파장범위를 다르게 하여 유럽 및 아시아 등 외국은행권에의 적용을 준비하고 있습니다.

[근적외선 흡수/반사 안료의 흡수/반사 파장]

구분	흡수파장범위(㎚)	반사파장범위(㎚)	가시광선에서 스펙트럼

BSP - 920	650 ∼ 920	1050	650∼800㎚ 일정함

NIR - 880	750 ∼ 880	1050	600∼750㎚ 흡수율 강함

NIR - 840	750 ∼ 840	1000	600∼750㎚ 흡수율 강함

당사의 근적외선 흡수 / 반사 안료는 자체적으로 청색을 띄고 있지만 , 대부분의 은행권의 경우 조금 어둡고 약간 탁한 색상의 디자인이 많이 적용되고 있어 당사의 제품을 적용하는데 문제가 없습니다 . 당사의 근적외선 흡수 / 반사 안료의 적용사례는 한국조폐공사가 공식적으로 홍보하는 견양본의 카탈로그에 수록되어 있습니다

(2) 자외선 유기형광 안료

일반적인 자연광에는 보이지 않지만 특정 파장의 자외선을 비추면 발광하는 안료로 , 에너지가 높은 불안정한 상태 (excited state) 에서 에너지가 낮은 안정한 상태 (ground state) 로 되면서 이들의 에너지 차이에 해당하는 파장의 빛을 발광하는데 , 자외선 (UV) A, B C (365 ∼ 254 ㎚ 의 UV Lamp) 영역의 파장으로 여기 시키면 가시광 영역에서 발광하는 물질입니다 . 오래전부터 은행권의 2 단계 ( 코버트 ) 보안요소로 적용되었고 , 최근에는 UVA( 표준파장 365 ㎚ ) 와 UVC( 표준파장 254 ㎚ ) 를 혼합하 여 2 색 형광 , 또는 UVA+UVB( 표준파장 312 ㎚ )+UVC 를 모두 혼합하여 3 색 형광으로 보안기능을 강화하고 있는 추세에 있습니다 . 이에 당사는 UVA, UVB 및 UVC 발광체인 UV( 자외선 ) 형광체를 모두 확보함으로써 시장의 요구에 부응하고 있습니다 .

당사는 내열성, 내약품성과 내광성의 품질우위의 특성을 갖는 자외선 유기형광 안료 UVA 영역의 Red 2종, Green 2종, Yellow 1종, Blue 3종과 UVC 영역의 Red, Green 2종을 개발하여 원천기술을 확보하고 있습니다. 또한 각 안료를 배합하여 2색 또는 3색 형광으로 발현할 수 있는 특허를 보유하여 이색 형광시장의 요구에 대해 대응하고 있습니다.

[자외선 유기형광안료 제품군]

구분	표준검지파장	색상	제품명

UVA 여기 형광 안료	366㎚	Green, Red,
Yellow, Blue	Green 555, 550 ,530/ Red 620, 622
Yellow 565 / Blue 464, 477D, 450

UVB 여기 형광 안료	312㎚	Red	Red 1695

UVC 여기 형광 안료	254㎚	Red,
Green	Red 1809,
Green 1816

(3) 적외선 발광체

대표적인 3단계(포렌식) 요소로 적용되고 있는 적외선발광체는 무기물 모체(Host Lattice)와 모체 내에 고르게 도핑(doping)된 활성이온(activator)으로 구성됩니다. 모체는 활성이온을 지지해 주는 역할을 하며 외부로부터 공급된 에너지를 흡수하여 활성이온에 전달하고, 활성이온은 에너지를 전달받아 직접적으로 빛을 내는 역할을 하지만 직접 외부 에너지를 흡수할 수도 있습니다. 이때 활성이온의 전자 에너지준위 또는 천위가 발광파장을 결정하며, 발광효율에도 큰 영향을 미치게 되므로, 모체와 활성제의 종류 및 활성이온의 농도를 최적으로 조절함으로써 성능이 우수한 적외선 발광체를 제조할 수 있습니다.

적외선(가시광선) 여기 적외선 발광체(IR-to-IR, Visible-to-IR) 등 다양한 기능을 가진 여러 종류의 발광체가 존재하지만, 3단계(포렌식) 보안요소의 특성상 특정 은행권에 어떤 요소가 적용되고 있는지 알 수 없고, 검지기 역시 최상의 보안으로 비밀이 유지되고 있어 제3자로선 검지 자체가 불가능한 물질입니다.

[적외선 발광체 제품군]

제 품 군	특 징

① 가시광선 여기, 적외선 발광체,
[Visible-to-IR]	특정 파장 가시광선을 조사하면 특정 파장의 적외선으로 발광하는 물질

② 적외선 여기, 적외선 발광체,
[IR-to-IR]	특정 파장의 적외선을 조사하면 특정 파장의 적외선을 방출하는 물질

③ (가시광선, 적외선)여기, 적외선 발광체
[( Visible IR)-to-IR]	특정 파장 가시광선과 적외선을 조사하면 각각 고유의 적외선을 발광하는 물질

④ (자외선, 적외선)여기, 적외선 발광체,
[(Ultra Violet IR)-to-IR]	특정 파장 자외선과 적외선을 조사하면 각각 고유의 적외선을 발광하는 물질

⑤ (자외선, 가시광선, 적외선) 여기, 적외선 발광체
[(UV, Vis IR)-to-IR]	특정 파장 자외선,가시광선과 적외선을 조사하면 각각 고유의 적외선을 발광하는 물질

당사에서 개발한 적외선발광체는 구체적으로 물질명을 공개할 수 없으나 Luminescent A 신물질이 한국은행권에 적용되고 있습니다. 이러한 적외선발광체의 경우 중요 타간트(Taggant)로 적용되고 있는 것이 보편적 추세로 잉크화 하여 인쇄도 할 수 있고, 화폐용지에 직접 투입하여 보안요소로 적용할 수도 있습니다.

(4) 전력반도체 소재

모바일 기기의 증가 , 전기 자동차 보급 확대 등으로 전력반도체 시장이 지속 성장중인 가운데 , Si 대비 성능이 우수한 화합물 반도체가 차세대 전력반도체 소재로 각광 받고 있습니다 .

전력반도체란 가전기기 , 조명 등의 전기전자제품에서 전력을 변환 및 변압 , 분배 및 제어하는 역할을 수행하는 반도체를 의미하며 , 메모리반도체 대비 반도체 소자가 감당하는 전압이 높고 (600 ~ 10,000V), 전류 용량이 큰 ( 수 A ~ 수백 A) 특징이 있습니다 . 전력반도체 소자로는 교류를 직류로 변환 시 사용되는 Diode 와 스위치 역할을 하는 Transistor 등이 있으며 , 자동차 , 산업기기 , 가전기기 등에 장착되어 사용됩니다 .

전력반도체는 직류와 교류 간 전력변환이나 전력 변압 , 전력 분배 및 제어 기능 등을 위한 반도체 소자로 , 전력 전달 과정에서의 손실 방지와 안정적인 작동을 요하는 소재입니다 . 주요 전력반도체 소자로는 다이오드 , 트랜지스터 , IGBT(Insulated- gate bipolar transistor), MOSFET 등이 있습니다 . 전력반도체는 고전압 , 고전류 및 고주파수를 이용하는 것이 특징이기 때문에 신뢰성이 매우 우수해야 하며 , 세탁기 및 냉장고와 같은 개인 전자제품부터 산업용 모터 및 신재생 에너지에 사용되는 인버터 , 자동차는 부품 등 다양한 곳에 사용됩니다 . 특히 최근에는 글로벌 완성차 기업들이 이산화탄소 저감을 위해 전기차 개발에 매진하고 있어 전기차 부품 및 충전 인프라 시장도 함께 커짐에 따라 전력반도체 시장은 더욱더 커질 것으로 예상됩니다 .

전력반도체 소재는 전통적으로 일반적인 반도체와 같이 실리콘 (Si) 이 많이 사용되어 왔습니다 . 실리콘은 저렴하고 전기적 특성을 쉽게 조절할 수 있다는 장점이 있지만 전력반도체는 고전압 고전류를 이용하는 소자로 발열이 심하기 때문에 고온에서의 안정적인 작동이 요구되는데 , 가장 범용적으로 쓰이는 종류의 실리콘은 150 ℃ 이상의 온도가 되면 열에너지로 인해 캐리어가 모두 전도대 (conduction band) 로 갈 수 있어 반도체 특성을 잃는 단점이 있습니다 . 그러나 표 1 에 나타낸 와이드밴드갭 실리콘 재료는 고온에서도 큰 밴드갭으로 인하여 에너지 장벽이 잘 유지되어 소자 누설전류를 낮게 유지할 수 있고 , 높은 이동도 및 포화 속도를 통해 고속 스위칭이 가능한 장점이 있습니다 . 대표적인 대체 재료로는 SiC(Silicon Carbide) 와 GaN (Gallium Nitride) 가 꼽힙니다 .

기존의 전력반도체는 Si 단일 소재로 되어 있었으나 , 최근 Si 대비 전력 효율과 내구성이 뛰어난 화합물 반도체가 차세대 전력반도체의 소재로 부상 , 대표적인 화합물 반도체인 SiC( Silicon Carbide) , GaN( Gallium Nitride ) 등은 고온에서 안정적이고 높은 전압에서도 성능을 유지할 수 있으며 , 스위칭 속도 및 전력 손실에 있어서도 Si 대비 우수합니다 . SiC 는 Si 대비 전력 손실이 30% 적은 동시에 절연파괴전계 * 가 10 배 높아 , 효율적인 전력관리와 고전압 환경이 필요한 신재생에너지 발전설비 및 전기 자동차에 주로 사용 됩니다 . GaN 는 실리콘 대비 빠른 스위칭 속도로 고주파 환경에서 동작이 가능하므로 , 고속 무선 충전 , RF 통신 등에 주로 활용될 전망입니다 .

전력반도체 주요 재료 특성 비교 >

재료 특성	Si	SiC-4H	GaN

밴드갭
[eV]	1.1	3.2	3.4

항복 전계
[10 6 V/cm]	0.3	3	3.5

전자 이동도
[cm 2 /V·s]	1450	900	2000

전자 포화 속도
[10 6 cm/s]	10	22	25

열전도율
[W/cm·K]	1.5	5	1.3

최대 동작 온도
[ ℃ ]	150	400	800

아래 그림은 전력반도체 산업구조의 한 예시로서 SiC 전력반도체 기반 가변 주파수 드라이브 (VFD, Variable Frequency Drive) 산업의 가치사슬을 간단하게 도식화하여 나타낸 것입니다 . 먼저 SiC 원재료 결정 (Boules 혹은 Crystal) 을 성장시키며 SiC 잉곳을 제조하고 잉곳을 얇게 잘라 반도체 기판을 만드는 분야 , 기판 위에 원하는 전기적 특성을 갖는 결정질 SiC 를 에피택시 (Epitaxy) 로 성장시킨 에피웨이퍼 (Epiwafer) 를 제조하는 분야 , 에피웨이퍼에 추가 공정을 통해 반도체 칩을 만드는 분야 , 반도체 칩에 전선 및 패키징을 통해 부품을 완성하는 모듈제조 분야를 거쳐 최종 시스템 제조 분야로 이어진다 . 소재 및 소자에 따라 제조공정이 달라지지만 대체적으로 기판 , 에피웨이퍼 , 칩제조 , 모듈제조로 크게 나뉠 수 있습니다 .

전력반도체는 다양한 응용분야에 적용되고 있습니다 . 예를 들어 모바일 기기 분야 ( 유무선 급속 충전기 ), 교통 분야 ( 자동차 , 기차 , 항공기 관련 LiDAR, 충전기 , 모터 및 계통 부품 ), 태양광 및 풍력에너지 인버터 , 데이터 센터 및 서버 , 산업 분야 (UPS, 전기 모터 ), 국방 및 의료 분야 등에 이용됩니다 .

(5) 인체에 안전한 원자외선(Far UV-C 222nm) 방역램프 (V-Guard 222)

본 제품은 나노 형광체에 의한 인체에 유해한 230nm 이상의 자외선을 차단하는 기술을 적용 , 바이러스 , 효모균 , 박테리아 살균에 의한 감염병 차단에 의한 예방이 가능합니다 . 램프 제조시 230nm 이상의 극미량의 자외선방출을 차단하는 필터 적용으로 인체에 안전한 222nm 원자외선 (Far UV-C) 만을 방출 하는 특성을 가진 제품입니다 . 원 자외선 (Far UV-C 222nm) 램프 생산하는 업체가 세계적으로 미국 , 일본의 2 개사 밖에 없으며 당사도 미국 Eden Park Illumination 과 공동으로 연구를 진행해 왔으며 230nm 이상의 빛을 제거하는 원재료를 개발하여 적용하고 있습니다 . 거리에 따른 살균력과 독성 ( 안정성 ) 이 적음을 확인하였으며 , 인체에 안전한 원자외선 (Far UV-C 222nm) 을 이용하여 사람 및 동 . 식물에는 안전하면서 , 바이러스 , 박테리아 , 세균을 제거함은 물론 실내에 사람이 있어도 원자외선을 이용하여 안전하게 살균할 수 있습니다 . 원자외선 (Far UV-C 222nm) 의 바이러스 및 각종 박테리아 등 사멸연구를 전북대 인수공통전염병연구소 , 서울대 수의과대학 미생물학 연구실 , 인제대 생명공학과 , 일리노이 대학 전기전자컴퓨터 공학과 공동연구팀과 진행 COVID-19 바이러스 99.9% 사멸을 확인하여 2021 년 8 월 SCI 바이오 의학 학술지 Clinical Laboratory 에 “Demonstration of Antiviral of far-UVC micro plasma lamp irradiation against SARS-CoV-2” 으로 게재 , 조류독감 ( 인플루엔자 A) 바이러스 사멸 연구와 생화학무기인 탄저균 사멸연구 및 각종 박테리아 연구를 통해 성능에 대한 검증과 효과를 확인 했습니다 . 또한 2022 년 원자외선 (Far UV-C 222nm) 램프 특허 출원 및 등록을 통해 기술에 대한 보호의 기틀을 마련해 욌으며 , 원자외선 (Far UV-C 222nm) 램프 제품화 및 UL, CE, KC 인증획득으로 제품화를 통해 다양한 방역 분야에 적용되고 있습니다 .

나. 주요제품 등의 가격변동 추이(단위: 천원)

품목 사업년도 2023년도 (제21기) 2022년도 (제20기) 2021년도(제19기) 근적외선흡수/반사안료 1,426 1,627 3,098 적외선 발광체 1,316 1,101 1,112 자외선 유기형광 안료 1,889 1,655 1,437 V-Guard 222 833 898 921 주1) kg(단위당) 및 개당 평균가격을 기재
주2) 원화 수출금액은 각각의 수출신고필증에 기재된 환율을 적용하여 산출한 금액임.

다. 신물질 16건 등록(New CAS Registry Numbers) CAS No.(CAS등록번호)는 Chemical Abstracts Service Registration Number로, 세계화학물질등록 시스템의 화학물질 개요 서비스에 의해 정해진 번호이며 그 구조가 원자, 원자결합과 입체 화학의 용어로 설명되지 않는 한 CAS No. 등록번호는 단일 물질을 의미 합니다. 미국화학회의 화학물질 정보기관에서 새로운 화학물질이 생길 때 마다 신청하게 되면 조사하여 CAS No.를 부여 받고, 안정성 검사까지 완료하여야 상업적으로 유통이 가능하게 됩니다.

당사는 아래표에서 보는 바와 같이 15건의 제품을 CAS No.에 등록하였습니다.

No	등록일	CAS No.	상품명	구분	화학물질명

1	2013.01	1417311-00-2	Red 620	신규
물질	Europium,tris [7-chloro-1-cyclopropyl -6-fluoro-1,4-dihydro-4-(oxo-.kappa.O)-3-

2	2013.10	1461703-41-2	Blue-green 510	신규
물질	4.(3H)-Quinazolinone,6-chloro-2-(4-chloro-2-hydroxyphenyl)-

3	2013.10	1466444-84-7	Green555	신규
물질	4.(3H)-Quinazolinone,7-chloro-2-(5-chloro-2-hydroxyphenyl)-

4	2014.07	1616511-79-5	Red 1809	신규
물질	1,3,5-Benzenetricarboxylic acid ,europium(3+) yttrium(3+)salt (5:1:4)

5	2015.11	1821321-55-4	Red 622	신규
물질	Europium, tris[7-chloro-1-cyclopropyl-6-fluoro- 1,4-dihydro-4-(oxo-.kappa.O)-1,8-naphthypridin

6	2014.07	1615709-01-7	NIR BSP-920	신규
물질	Molybdenum, oxo 29H,31H- phthalocyanine complexes

7	2014.07	1615709-00-6	IND. NIR 880	신규
물질	Molybdenum,oxo 29H,31H-phthalo cyanine aluminum complexes

8	2015.10	1814903-27-9	C-Material	신규
물질	Calcium molybdenum neodymium oxide

9	2015.10	1814903-29-1	CER	신규
물질	Calcium erbium molybdenum oxide

10	2016.08	1962073-83-1	NIR BSP-9201	신규
물질	Molybdenum, hydroxy oxo 29H,31H - phthalocyanine complexes

11	2017.12	202665-01-08	NIR GA-840	신규
물질	Aluminum,ethoxy[29H,31H-phthalocyaninato(2-)-KN29,KN30,KN31,KN32]-, (SP-5-12)-

12	2018.01	1346550-13-7	NIR CK	신규
물질	Copper,[[2,2',2'',2''',2'''',2''''',2'''''',2'''''''-[(33,44-dihydro-11H,22H,45H,47H-tetraphenothiazino[2,3-b:2',3'-g:2'',3''-l:2''',3'''

13	2019.08	2369019-48-5	IRuminar 1050I	신규
물질	Gadolinium Vanadium Ytterbium oxide

14	2019.08	2369019-48-6	IRuminar 1050S	신규
물질	Vanadium Ytterbium Yttrium oxide

15	2022.05	2762499-11-4	CSP	신규물질	Aluminum cabalt potassium silicon titanium oxide

16	2023.05	2919787-22-5	Red 621	신규물질	4-Quinolinecarboxylic acid, 1,2-dihydro-2-oxo-,europium(3+) gadolinium(3+) salt (15:1:4)

라. 신제품 개발 현황(1) 근적외선 흡수 염료

당사는 근적외선 흡수/반사 안료에 대한 제조 노하우와 양산화 경험을 가지고 있습니다. 안료는 물이나 용매에 용해되지 않는 성질로 보존성이 강하나 염료에 비해서 불투명하고 착색력과 은폐력이 강합니다. 그에 비해 염료는 물이나 용매에 용해되는 성질로 보존성이 약하나 투명성이 있기 때문에 필터 등에 대해 적용이 가능합니다. 스마트폰 카메라에 적용되는 적외선 필터에 당사의 근적외선 흡수/반사 안료의 원천 기술인 적외선 유기재료기술을 활용하여 적외선을 제어하는 파장 선택성 염료의 개발을 진행하고 있습니다.

(가) 개발개요 당사는 근적외선 영역을 제어하여 제품화를 진행하는 컨소시움을 구성하여 2020.04.24. 산업자원부가 진행하는 "파장 선택성 염료 및 고내열 광학수지를 이용한 적외선흡수필터 모듈개발" 과제에 선정되었습니다(2020.04.24. 정부출연금 165억 원/5년).선정 과제의 세부 내용은 아래와 같습니다.

과제명	파장 선택성 염료 및 고내열 광학 수지를 이용한 적외선 흡수 필터 모듈 개발

과제 수행 기간	2020. 4. ~ 2024. 12.

연구 목표	ㅇ 최종목표 : 적외선 흡수 염료, Cyclic Olefin Polymer(COP) 광학수지 개발 및
이를 적용한 적외선 흡수 필터 모듈 개발
ㅇ 역할 및 기능
- 세부과제 종합관리 및 사업추진방향 조정
- 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물관리, 사업화 전략 수립지원
- 사업성과(실적)관리 및 보고 총괄 등

과제
참여
기관	구분	기관명	담당 업무

총괄 주관기관	(주)엘엠에스	세부과제 종합관리

세부 주관기관	나노씨엠에스(주)	1세부 주관, : 근적외선 흡수염료 개발

엔에이치케미칼(주)	2세부 주관, : COP 제조기술 개발

(주)엘엠에스	3세부 주관, : 적외선 흡수필터 개발

나) 적용 제품: 카메라 모듈용 적외선 흡수 필터

출처 : LMS

카메라 모듈용 적외선 흡수 필터는 카메라 모듈에 들어가는 핵심 부품으로서 이미지 센서 위에 위치하여 적외선은 차단하고 가시광선은 투과시켜 이미지 센서의 영상을 사람 눈에 가깝게 하는 기능을 가지고 있습니다. CCD CMOS 센서가 부착된 스마트폰 카메라를 포함하여 디지털 영상에 적용 되는 필수 부품입니다. 최근 영상의 고화소로 인해 종전 반사형 적외선 차단 필터 적용 시 발생하는 영상의 Ghost 및 Flare 문제 해결을 위해 흡수기능을 추가한 적외선 흡수 필터를 적용하는 사례가 늘어나고 있습니다. (다) 시장 규모 및 특성 아래 그림과 같이 스마트폰 시장은 2023년 스마트폰 시장은 12억6200만대 규모로 전년 대비 1.8% 성장할 전망이다. 다만 이는 코로나19 발발 이전인 2019년과 비교하면 5.2%가량 감소한 수준입니다.

출처 :카운터포인트 리서치

그럼에도 불구하고 한 대의 스마트폰에 사용되는 카메라 수량은 전/후면을 합칠 경우 3개 ~ 7개로 점점 늘어나고 있기에 카메라 필터 시장은 지속적으로 성장할 것으로 예측됩니다

출처 : Mordor Intelligence(CAMERA MODULE MARKET 2023 -2028)

또한 3D sensing 카메라 모듈도 증가하는 추세입니다. 3D sensing은 특정 파장의 적외선을 내보내고 이 적외선이 물체에 닿아서 반사되어 오는 것을 검출하여 위치 및 형상 등을 인식하는 원리로 작동됩니다. 여기에는 특정 영역의 적외선을 투과하는 필터가 필요한데 스마트폰에도 3D 인식을 위한 카메라 모듈이 증가하는 추세에 있으며, 3D imaging과 sensing 기술은 여러 분야에 걸쳐 확대되고 있습니다. Yole 보고서에 따르면 3D sensing이 적용되고 있는 분야는 스마트폰 ToF 카메라 뿐만 아니라 자동차, IP Camera, AR 등에도 확대되어 적용되고 있습니다.

출처 : Yole Developpement (Market and Technology Report 2020)

이러한 3D의 Application 확대를 통해 3D 시장은 2025년에는 약 $15B를 넘어설 것으로 예상되고 있습니다.

출처 : Yole Developpement (Market and Technology Report 2020)

Techno systems research에 따르면 위와 같은 스마트폰 카메라 시장의 성장에 힘입어 적외선 필터 시장은 2020년 이후 스마트폰, 자율 주행차, 사물인터넷(IoT), 증강현실(AR) 산업 발전으로 인하여 연 평균 10.5 % 성장하여 2025 년 150 억 달러 규모로 예측됩니다.

(라) 제품 개발 계획

당사의 근적외선 흡수 염료를 활용한 근적외선 필터 제품은 2021년 2세대 제품을 출시하여 시판을 계획하고 있으며, 이후 기능 강화를 통해 3세대 제품 출시를 계획하고있습니다.

[제품 개발 계획]

연도	개발단계	내용	제품출시

~2021년	1단계	투과율 92% 이상 근적외선(700-1100㎚),T50%(635±3㎚) 투과율10% 이하를 가지는 기능성 염료 개발	2세대 제품 출시

2021~2024년	2단계	일본 JSR社의 블루필터(Blue Filter)를대체하기 위해 유사한 흡수스펙트럼인750~950㎚ 의 근적외선 흡수 파장 강화	3세대 제품 출시

(2) 첨단 보안소재에 적용되는 기능성 근적외선 흡수제

과제명	1000㎚이상의 흡수영역을 가지는 근적외선 흡수제를 이용한 IoT 기반 스마트 위조 방지 기술 개발

과제 수행 기간	2020. 6. 01 ~ 2022. 12. 31

연구 목표	ㅇ 최종목표 : 1000㎚이상의 흡수영역을 가지는 근적외선 흡수제를 이용한 위조 방지 기술 개발
ㅇ 역할 및 기능
- 과제 종합관리 및 사업추진방향 조정
- 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물관리, 사업화 전략 수립지원
- 사업성과(실적)관리 및 보고 총괄 등

과제
참여
기관	구분	기관명	담당 업무

주관기관	나노씨엠에스(주)	- 과제 총괄관리
- 1000㎚ 이상의 흡수영역을 가지는 근적외선
흡수제 개발
- 근적외선 흡수제 종류별 양산성 확보

참여기관	(주)제니컴	- 근적외선 검지 모듈 개발
- B/T 통신 모듈 개발
- UI App. 개발

세종대학교	- 보안 잉크젯 잉크개발

한국조폐공사	- 보안재료, 잉크, 검지기 평가 및 적용

(가) 적용 제품 : 은행권, 여권, 주민등록증, 국방관련 등의 첨단 보안 인쇄시장에서높은 수준의 보안물질요구에 따른 위조방지를 위한 1000㎚이상의 흡수영역을 가지는 고품질 근적외선 흡수제 일반적으로 근적외선 흡수제는 주광에서는 보이지 않다가 근적외선에서 흡수/반사하여 보여지는 특성을 지니며, 보안성이 요구 되는 은행권, 수표, 여권, 채권, 기타 유가증권 및 한국 정부에서 인정하는 4대 공인 신분증인 주민등록증, 운전면허증, 여권, 공무원증에도 해당 기술이 적용되고 있습니다. 이에 높은 수준의 특수 보안 물질을 필요로 하는 첨단 보안 인쇄 시장에서 1000㎚이상의 특수 영역에서 높은 흡수율을 가지는 근적외선 흡수 물질의 개발은 위조 방지를 위한 첨단 보안 인쇄시장의 높은 수준의 보안물질 요구에 매우 적합 합니다. 따라서 지속적으로 성장하고 있는 첨단 보안 인쇄 시장에서 1000㎚이상의 특수 영역에서 높은 흡수율을 가지는 근적외선 흡수 물질의 개발은 전세계 유일무이한 것이며 위조 방지를 위한 첨단 보안 인쇄시장의높은 수준의 보안물질 요구에 따라 더 나아가이를 이용한 IoT 기반 스마트 위조 방지기술 개발이 매우 필요합니다.

(나) 제품 개발 계획

당사의 1000㎚ 이상의 흡수영역을 가지는 근적외선 흡수제를 활용한 보안소재 제품은 2024년 양산화를 거처 첨단보안 인쇄시장에 제품을 출시를 목표로 계획하고 있으며, 이후 시장확장을 통한 일반 보안 인쇄시장 (Brand Protection)에 적합한 제품 출시를 계획하고 있습니다.

[제품 개발 계획]

연도	단계	내용	제품출시

~2023년	1단계	1000㎚ 이상의 흡수영역을 가지는 근적외선 흡수제 및 검지 모듈 개발	양산성확보 및
시제품 출시

2023~2024년	2단계	1000㎚ 이상의 흡수영역을 가지는 근적외선 흡수제를 이용한 IoT 기반 스마트 위조 방지 기술 개발	보안 인쇄시장
제품 출시

(3)바이러스, 박테리아 사멸용 인체에 무해한 원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프

자외선을 조사하여 각종 바이러스, 병원균, 박테리아 등을 살균하는 기술은 현재 위생과 관련된 분야에서 널리 사용되는 기술입니다. 저압 수은 램프 등이 조사하는 254㎚ 파장의 자외선은 세포의 RNA 또는 DNA에 흡수되면서 비활성화를 유도하는 것으로 알려져 있습니다. 다만, 이러한 자외선 살균 기술은 사람의 피부에도 영향을 미치기 때문에 사람이 없는 곳에서만 사용할 수 있는 기술입니다. 그러나, 최근 많은 연구결과에 따르면 자외선 중 200㎚~230㎚ 파장의 원자외선(Far UV-C222㎚)은 사람의 피부를 통과하지 못해 인체에 무해하면서 살균 효과는 기존 자외선과 비교해 보면 동등 이상의 효과가 나오는 것으로 알려졌습니다. 최근의 일련된 신종 바이러스의 출현으로 인하여, 예방 및 치료 기술뿐만 아니라, 사람이 많은 장소에서 공기 중 바이러스를 통한 감염을 줄일 수 있는 인체에 무해한 자외선을 활용한 살균 기술에 대한 관심도 늘어나고 있습니다.당사는 빛을 제어하는 발광소재 원천기술을 활용하여 파장의 원자외선(Far UV-C 222㎚) 파장의 램프에서 발생할 수 있는 미량의 230㎚ 내지 265㎚ 영역의 자외선을 흡수함으로써, 인체독성이 없는 자외선만 조사할 수 있는 필터를 개발하여, 인체에 무해한 박테리아, 바이러스 제거 살균 장치, 살균 램프에 대한 연구 및 개발을 진행 제품화 하였습니다.

(가) 개발개요

당사는 빛을 제어하는 소재기술을 응용하여 인체에 무해한 원자외선(Far UV-C 222㎚)파장의 바이러스 사멸 플라즈마 베이스 램프를 미국의 협력기업과 공동으로 개발하여 신산업 분야에 연구개발 및 제품화를 진행 중에 있습니다. 다양한 판매처확보 및 설치사례를 통해 보다 신뢰성있는제품을 만들고자 노력하고 있습니다.

(나) 적용 제품 : 인체 무해 원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프

원자외선(Far UV-C 222㎚) 영역을 WHO, FDA, CDC와 NIH의 협의 하에 ACGIH[advances occupational and environmental health] IUVA [International Ultraviolet Association] 자외선 UVA, UVB, UVC (200~280nm)의 영역을 독성이 강한 살균 자외선 (UVGI 250~280nm) 과 인체에 무해한 원자외선 (Far UV-C 200~230nm)으로 구분하였습니다.

UV-C는 100~280nm의 파장 범위에서 자외선을 방출하는 빛 입니다. 원자외선(Far UV-C 222㎚)은 일반적으로 사용되는 수은등에 비해 상당한 이점을 제공합니다. 특히 유해 물질이 포함되어 있지 않고 사이클링 제한 없이 일시적으로 켜고 끌 수 있으며 인체에 안전한 빛 입니다.

원자외선(Far UV-C 222㎚)은 미생물의 세포에 들어가 DNA 구조를 교란시켜 미세한 유기체를 비활성화합니다. 미생물은 재생 능력을 잃고 사멸됩니다. 원자외선(Far UV-C 222㎚)의 살균 특성은 UV 방사선에 대한 내성을 키울 수 없 기 때문에 화학 소독제에 불침투성이 되는 미생물을 처리합니다.

COVID-19 대유행은 아직 전 세계 커뮤니티에 위험을 나타내고 있기 때문에 살균을 위한 UV-C 조명 통합 제품이 점점 주류가 되고 있습니다. 일반적인 응용 분야에는 조명 기구 또는 공기 청정기, UVC 조명 이식 로봇, UVC 라이트 박스 및 기타 다용도 살균 제품과 연계된 UVC 살균이 포함됩니다.

원자외선(Far UV-C 222㎚) 살균은 화학 물질이나 열을 사용하는 다른 살균 기술과 구별되는 몇 가지 기능을 제공하며 다양한 상황에서 활용할 수 있습니다. 화학 소독의 경우처럼 사용 후 해당 부위를 닦고 청소해야 할 이유가 없습니다. 원자외선(Far UV-C 222㎚)은 염소 소독이 작동하지 않을 때 염소에 영향을 받지 않는 미생물에 대해 강력합니다.

원자외선(Far UV-C 222㎚)은 살균 효과가 뛰어나며 인체에 안전하기 때문에 향후 UV-C 시장 성장을 이끄는 주요 요인이 될 것으로 보입니다. 또한, 원자외선(Far UV-C 222㎚) 기술은 점차 다양한 시장에 상용화되고 있어 시장 성장의 기회가 될 것입니다. 이러한 점을 감안 할 때 향후 원자외선(Far UV-C 222㎚) 시장은 기하급수적으로 성장할 것으로 예상됩니다.

글로벌 UV-C램프 시장 성장은 COVID-19 발병에 긍정적인 영향을 받았습니다. COVID-19의 출현으로 살균 자외선(UV) 기술에 대한 관심이 엄청나게 높아졌습니다. 원자외선(Far UV-C 222㎚)은 표면, 공기 등에서 COVID-19는 물론 기타 병원체를 비활성화할 수 있습니다. WHO를 비롯한 전 세계 각국의 다양한 연구소에서는 감염 확산 방지를 위해 원자외선(Far UV-C 222㎚)을 이용한 연구를 하고 있습니다. 결과적으 로, COVID-19 대유행으로 원자외선(Far UV-C 222㎚) 시장은 상당한 성장을 보이고 있습니다.

지역별로 원자외선(Far UV-C 222㎚) 시장 동향은 북미(미국, 캐나다 및 멕시코), 유럽(영국, 독일, 프랑스, 이탈리아 및 기타 유럽), 아시아 태평양(중국, 일본, 인도, 한국 및 기타 아시아 태평양 지역) 및 남미(라틴 아메리카, 중동 및 아프리카). 북미 시장은 예측 기간 동안 가장 높은 속도로 성장할 것으로 예상됩니다.

원자외선(Far UV-C 222㎚) 시장의 성장에 영향을 미치는 중요한 요소는 SARS-CoV-2와 같은 공기를 통한 전염병 균에 대한 급증과원자외선(Far UV-C 222㎚)이 공기살균에 매우 효과적이라는 것입니다.

나노씨엠에스는 원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프가 230nm 이상의 빛을 제어하는 필터를 적용해 230nm 이상의 자외선이 방출되지 않는 것을 광생물학적 특성분석(IEC 62471)을 통해 확인했습니다.

(다) 제품 개발 계획

당사의 인체에 무해한 222㎚ 파장의 바이러스 사멸 램프 제품은 2021년 하반기 부터 원자외선(Far UV-C 222㎚)램프를 양산하고 KC/ UL 인증을 받아 북미지역에 수출을 진행하고 국내에 시범 적용하여 사례를 만들어 가고 있습니다

우선 북미지역에서 보편적으로 적용하고 있으며 한국은 제한적으로 설치하여 사례중심으로 효과를 얻고 있습니다. 병원, 요양병원에 유동 인구가 많고 전염이 많을 곳을 예상하는 장소 로비, 휴게실, 복도 등 사례를 만들기 위해 제안하고 있습니다.

설치사례에서 확진자가 발생되지 않거나 줄어드는 결과를 얻고 있습니다.

- 현대삼호중공업 대형 원유운반선 'VL 브라이트'호 원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프 공급

- 한화 포레나 '청주매봉' 견본주택 원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프 적용 및 시범운영 중

- 천안 복자여자 중 고등학교 및 경기도 화성 이솔고등학교 급식실 원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프 공급 - 치과 의원 및 한의원의 진료실, 환자대기실 및 치료실내부 원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프 공급- 고려 특수선재 국내 사업장 및 미국 사업장 휴게시설 및 회의 시설 등원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프 공급

하버드의대 Ed Nardll교수의 WHO 발표에서는 마스크/자연환기/ 공기 청정기가 모두 동작했지만 이로는 부족하고 바이러스의 전파를 막기 위해서는 ACH (High Air Change_강력한환기) 및 다른 방법 필요하다고 하였으며, 공간 살균을 방법은 아래와 같이 발표하였습니다.

1) 자연적 환기 - 별 효과 없음

2) 기계적 환기 - 바뀌는 공기의 양이 제한적

3) 공기청정기 - 바뀌는 공기의 양이 제한적

4) 살균 자외선(GUV)을 이용한 공기 살균은 방의 위쪽을 살균이 가장 이용 가능한 방법으로 1942년 논문에서 방 위쪽(천장)을 살균하여 가장 전염성이 높은 홍역의 전염을 줄여주는 효과를 발표

5) 살균자외선(GUV) 254nm 대역 자외선 경우 인체의 유해성으로 공간 하부 살균 불가 전체 방을 살균하려면 인체에 독성이 있어 사람이 없는 상태에서 살균하거나 천정(상부공기)을 살균

6) 사람이 생활하고있는 전체 방의 살균은 원자외선(Far UV-C 222㎚) 빛이 가장 직접적이고 안전하게 효과적이며, 원자외선(Far UV-C 222㎚) 대역(공간전체살균)은 가장직접적이고 상시적인 효과적 살균이 가능 국내 최초로 Lab 환경에서의 실험결과를 바탕으로 실제상황과 유사한 환경인 공기중의실험결과로 한층 더 높은 공기중 바이러스 사멸에 대한 결과가 입증되었습니다. 공기중 살균의 경우 표준에서 요구하는 부유세균살균의 기준은 저감률 80% 이상으로 나노씨엠에스의원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프 시험결과는 96.8%로 공기중살균표준 기준 이상 결과로 검증으로 신뢰성 확보하였습니다.

조류독감 바이러스 사멸 효과 확인국제 저널 ‘Journal of Veterinary Science Medicine(수의 과학 및 의학 저널)’에 ‘인플루엔자 A 바이러스에 대한 원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프의 항바이러스 효과 조사’로 논문 게재를 통해 조류독감 바이러스 사멸 효과를 입증하였습니다.

국내에서 조류독감은 철새들의 이동이 활발한 늦가을에 주로 발생합니다. 최근에도 전국에서 조 류독감이 연쇄적으로 발생하며 가금농장에 비상이 걸린 상황입니다. 그러나 당사가 개발한 원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프가 조류독감 바이러스에 탁월한효과가 있다는 사실이 밝혀지며 앞으로는 이같은 피해를 예방할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 향후 가금 농장 등에 원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프의 시범설치 사업을 추진할 계획이며, 이를 통해 원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프의 사업 영역을 확대해 나갈 계획입니다. 미국 인증기관으로부터 원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프를 이용 생활방역에 필요한 6가지 병원균 사멸효과 인증 미국의 CLIA(미국임상검사 실험실 인증) 및 CAP(미국병리학회)의 인증기관인 Innovative Bioanalysis로부터 SARS-CoV-2, 인플루엔자 A, RSV(호흡기세포융합바이러스), 대장균, C Diff.(장염균), MRSA(황색포도상구균) 등 여섯가지 병원균에 대한 시험결과 여섯가지 병원균 모두 20분만에 99.9%이상 감소율을 확인. 이 실험은 18.1㎥의 chamber에서 원자외선(Far UV-C 222㎚) 램프를 조사하여 바이러스 표준균의 사멸을 시험한 결과입니다.이 결과는 병원균에 민감한 의료기관들 및 최근 관심을 받고 있는 산후조리원, 식당 등을 포함한 다중이용시설에서 호흡기세포융합바이러스(RSV)에 대한 실험을 포함하고 있어 국내의 다중이용시설에 대한 수요와 해외 병원들의 영업에 상당한 기여를 할것으로 예상됩니다.

미국의 실내 공기질 개선 관련 백악관의 공기청정 챌린지와 지구 온난화로 인한 기후양극화와 영구동토층 해빙에 의한 시겔라(Shigella), 콜레라, 살모넬라,슈두모나스 등 세균 확산 및 고대 바이러스와 박테리아의 위협 등 미국과 유럽지역에 대한 본격적인 영업확대를 진행하고 있으며, 아울러 인도네시아에 원자외선(Far UV-C 222㎚) 의 공급을 위한 국영무역회사와의 협약도 진행되고 있어 높은 성과를 낼 수 있을 것으로 예상하고 있습니다 . 국방 부 우수상용품 시범사용 대상제품 선정 및 시범설치 진행

우수상용품 시범사용 제도 ’ 는 군이 필요한 상용품을 구매해 사용한 후 적합성 평가를 거쳐 신규 군수품으로 채택하는 제도로 군수 예산으로 조달할 수 있는 장비등이대상입니다 . 육군 ( 화생방학교 ) 및 해군 ( 해군 1 함대 ) 에서 당사의 ' 인체에 안전한 원자외선 (Far UV-C 222 ㎚ ) 살균램프 ' 를 시범 구매하여 11 월 부터 시범사용 설치를 통해 군사용 적합성 시험 진행 중에 있으며 , 이후 6 개월간 군사용 적합지정 판정을 진행후 군사용 적합 지정을 받을 계획과 이를 통한 국방부 시장에 진입을 위한 제품 홍보 및 판로확보가 가능할 것으로 예상하고 있습니다 .

현재 실증테스트 진행을 통해 보다 정확한 데이터 확보를 위해 추가 시험을 진행 하고 있습니다 . 국내 및 미국 시장의 교육 시설 등에 진출을 시작 하였으며 , 국내는 급식시설 위주로 진출하고 있으며 , 미국의 경우 또한 학교 등의 도서관 및 커뮤니티 시설에 진출하고 있습니다 . 또한 분야를 넓혀 양돈 농가 등에도 실증 테스트를 진행하고 있으며 , 실증에 대한 성과를 보이고 있어 생활 방역 뿐만 아니라 가금 농장 등의 전염병 방역 분야도 진출을 준비하고 있습니다 .

[제품 개발 계획]

연도	단계	내용	제품출시

~2022년	1단계	인체에 무해한 222㎚ 파장의 바이러스 사멸 램프 양산 제품 출시 및 각 인증 획득 (UL, CE, EPA 획득 완료)	인증획득국가제품 출시

2022~2024년	2단계	인체에 무해한 222㎚ 파장의 바이러스 사멸 램프 양산 제품본격 출시	세계시장제품 출시

(4) 차세대 디스플레이용 페로브스카이트 양자점 코팅액 연구 개발

당사는 전자 인쇄용 페로브스카이트 양자점 코팅액 개발에 대한 한국화학연구원와 컨소시움을 구성하여 2023.01. 과학기술정보통신부가 진행하는 “고부가 인쇄기반 차세대 디스플레이용 발광 소재 개발”과제의 7세부 주관기관으로 "전자 인쇄용 페로브스카이트 양자점 코팅액 개발"과제로 선정되었습니다.(정부출연금 3억 원/ 2년) 선정 과제의 세부 내용은 아래와 같습니다.

과제명	고부가 인쇄기반 차세대 디스플레이용 발광 소재 개발

과제 수행 기간	2023. 01. 01 ~ 2024. 12. 31

연구 목표	고품질 페로브스카이트 합성과 코팅액 포뮬레이션 공정 기술을 융합하여 고부가 인쇄기반 차세대 디스플레이용 발광 코팅액을 개발

과제
참여
기관	구분	기관명	담당 업무

총괄 주관기관	한국화학연구원	세부과제 종합관리

세부 주관기관	나노씨엠에스(주)	7세부 주관, : 전자 인쇄용 페로브스카이트 양자점 코팅액 개발

고품질 페로브스카이트 합성과 코팅액 포뮬레이션 공정 기술을 융합하여 고부가 인쇄기반 차세대 디스플레이용 발광 코팅액을 개발하고, 페로브스카이트 양자점 코팅액의 광학적 특성 평가를 통해 전자 인쇄용 페로브스카이트 양자점의 합성/정제 공정 기술을 최적화하고 제조 공정에 대한 가이드라인 제공하여 코팅액 맞춤형 소재(화학적 조성/구조 제어 기술)을 연구 개발 하고자 합니다.

(가) 적용 제품 : 페로브스카이트 양자점 소재를 기반으로 전자 인쇄 분야에 적용 가능한 코팅액을 개발하여 차세대 디스플레이 소자에 적용 가능한 응용 기술 당사는 본 과제의 대상 기술은 페로브스카이트 양자점 소재를 기반으로 전자 인쇄 분야에 적용 가능한 코팅액을 개발하여 차세대 디스플레이 소자에 적용 가능한 응용 기술을 개발하는 것이며, 본 과제에서 제안하는 개발기술은 차세대 디스플레이 소자(예: 스마트워치, 태블릿 PC 등)에 적용하기 위한 페로브스카이트 양자점과 마이크로 LED를 융합한 응용 기술을 개발하여 차세대 디스플레이 및 조명 등의 시장을 선점하고자 합니다. 각 참여기관의 공동연구를 통해 페로브스카이트 양자점 소재 합성 및 공정 기술을 개발하고 이를 기반으로 코팅액 개발과 특성 평가를 진행할 예정입니다.

전기 에너지를 빛 에너지로 전환하여 정보를 표시해주는 디스플레이는 그동안 TV, 모니터 , 모바일 기기 등 다양한 전자기기에서 그 역할을 다함. CRT → PDP, LCD → LED 등의 평판 디스플레이 기술은 TV의 대형화와 고급화는 물론 스마트폰, 태블릿 PC 등 모바일 기기시장의 폭발적인 성장에 중요한 원동력이 되며, 그러나, 평판 디스플레이의 수준을 뛰어넘는 자발광 디스플레이인 OLED가 등장 하였으며, 현재 프리미엄급 스마트폰 및 테블릿 PC 등의 중·소형 디스플레이를 중심으로 LCD를 빠르게 대체하고 있음. 그러나 중국 정부가 디스플레이를 국가육성산업으로 지정 및 전폭적인 지원 끝에 국내 디스플레이 업체는 세계 1위 자리를 중국 BOE에 내주게 되었습니다.

중국의 중소형 OLED생산능력은 2016년부터 연평균 100% 이상 성장하며 OLED 또한 맹추격 하고 있는 실정임. 중소형 디스플레이인 스마트폰 시장이 정체기에 접어든 상황에서 중국이 중소형 OLED 저가 물량공세에 나서고 있는 상황에서 우리나라의 경제적 타격을 피할 수 없음.

대형 및 중소형을 막론하고 중국과의 확실한 격차를 유지하고 세계선도 자리를 지키기 위해서는 고부가가치의 차세대 디스플레이를 필수적으로 개발해야 함. 최근, OLED에 견줄만한 새로운 디스플레이가 개념 제시 단계를 넘어 현실화되고 있음. 그것이 바로 마이크로LED 디스플레이 입니다.

(나) 제품 개발 계획

차세대 디스플레이 기술 확보 및 종래의 LED 발광 소자의 한계점을 뛰어넘는 소자의개발을 위해서 소재가 가지는 기본적인 물성을 변환하는 연구와 더불어 심도 있는 광학 특성 분석과 발광 메커니즘의 연구가 동반되어야 함. 또한 페로브스카이트 양자점 소재를 디스플레이 분야에 적용 가능한 코팅액 개발하고, 더 나아가 프린팅/코팅 공정에 적용할 수 있는 포뮬레이션 기술 확보하며, 양자점 소재의 산업계의 요구를 반영한 소재/공정/응용 기술에 대한 종합적인 응용 연구개발이 진행되어야합니다.응용 연구 개발을 통해 페로브스카이트 양자점 기반 디스플레이 분야 코팅액 소재 및포뮬레이션 기술을 개발하여 LED 발광 소자의 문제점를 해결하고 신뢰를 구축가능 하며, 각 참여기관의 공동연구를 통해 "형광체의 조성 개발 및 합성 기술 → 특성 평가 → 컨소시움의 정보 제공에 따른 마이크로 LED 맞춤형 형광체 코팅액 및 인쇄 기술 → 결과 공유" 순으로 계획히고 있습니다.

차세대 디스플레이용 페로브스카이트 코팅액 연구 개발 기능을 강화 하여 미래 선도 기술 및 원천 기술 확보의 디딤돌로 활용, 차세대 디스플레이용 국내외 시장을 미래 기술을 선점하고 다양한 산업 과학기술에의 접목이 가능하여 전 후방 관련 사업으로의 활용 가능하며, 지속 가능한 미래 산업 적용 소재 및 응용 기술 확보를 목보로하고 있습니다. 그리고 차세대 디스플레이용 소재 및 응용 기술을 국산화을 통한 민간 연구 기관의 대외 경쟁력 향상과 본 과제와 관련하여 개발된 페로브스카이트 양자점 고부가 전자인쇄 분야 뿐만 아니라 바이오 및 보안용 발광 소재로 응용 연구에도 활용가능할 것으로 생각되며, 페로브스카이트 양자점 소재 연구의 고급 인재를 양성하고 연구능력을 향상하여 산학연 간의 공동 성장 기회로 활용 할 예정입니다.

(5) 전력 반도체 소재 개발 및 사업화

전력반도체는 전력이 필요한 전자제품 , 전기차 , 수소차 , 5G(5 세대 ) 통신망 등의 전류 방향을 조절하고 , 전력 변환을 제어하는 역할을 합니다 . 전기차를 중심으로 다양한 분야에서 활용되는데 , 최근 SiC 와 GaN 을 소재로 만든 전력반도체가 주목받고 있습니다 . 기존 실리콘 (Si) 소재와 달리 SiC 와 GaN 은 고온 / 고전압의 극한 환경에서 98% 이상의 전력 변환 효율을 유지하는 등 경쟁 소재 대비 우수한 내구성을 보유하고 있고 또한 안전성과 범용성을 두루 갖춰 기존 실리콘 전력반도체 시장을 대체하는 차세대 제품으로 주목 받고 있습니다 . 전력반도체 소재의 주요 용도는 전기차 , 태양광 , 풍력 등 다양한 산업이 전력 반도체 산업 성장에 기여하고 있지만 가장 큰 요인은 전기차 시장의 성장성에 있습니다 . 중장기적으로 자동차 시장은 내연기관차에서 전기차 중심으로 전환되어 갈 것이라고 판단되며 , 거시환경 상황에 따라 속도의 차이는 있겠지만 친환경 , 탈 탄소라는 구조적인 시대의 흐름은 변화하지 않을 것이며 , 이는 전력반도체 소재 산업의 성장을 견인할 것으로 예상합니다 .

( 가 ) 개요

최근 기존의 산업용 모터 인버터 , 가전기기 파워 등에서 IT 기기의 발달과 데이터 사용량 증가에 따른 데이터 센터 등의 신규 에너지 수요 , 전기자동차 산업의 급속한 성장 , 신재생 에너지 등으로 인해 전력 사용량이 폭발적으로 증가하고 있습니다 . 이로 인해 전력 사용량에 대한 우려와 함께 에너지 위기와 환경 규제 강화에 대비하여 전력변환장치 및 전력 시스템의 성능 향상과 에너지 절감의 요구가 높아지고 있습니다 . 특히 탄소 중립 및 환경위기 대응을 위해서 전력에너지 사용의 효율화가 필수적이며 , 이산화탄소를 배출하지 않는 전력시스템 ( 전기자동차 , 신재생에너지 ) 이 강하게 요구되고 있습니다 . 아래 그림에서 보는 바와 같이 전력의 생산에서부터 소비까지의 전기에너지 사용 흐름에서 전력변환 기술이 필수적으로 사용되며 , 전력에너지 사용의 효율화는 결국 전력변환 기술의 혁신을 의미한다 . 전력변환 기술의 혁신은 전력변환 장치 자체의 구조 및 회로기술에서도 이루어지지만 많은 부분이 핵심부품인 전력반도체를 통해 이루어지며 , 이를 위해서 전력반도체 소자의 혁신 요구가 커지고 있다 . 그러나 반세기 넘게 사용되어온 Si(Silicon, 실리콘 ) 기반의 전력반도체 소자의 성능 향상이 한계에 다다르고 있어 , 새로운 대안으로 차세대 전력반도체 소자들이 개발되어 , 최근 들어 시장에 점차적으로 도입되고 있습니다 .

출처 : 한국전기연구원 블로그

당사는 차세대 전력반도체 소자들에 적용되고 있는 소재 , Ingot, Wafer 등과 같이 전력반도체용 소재 개발을 통해 다양한 해외 고객사 확보 및 전력반도체 Value Chain 내 품목 확대 진입으로 Application 확대를 통한 매출 증대 추진에 노력하고 있으며 , 또한 전문인력 양성 및 품질관리 장비 추가 구축을 통한 품질 Process 강화를 진행하고 있습니다 .

( 나 ) 적용 제품 : 전력반도체 소재

전력반도체 (power semiconductor) 란 전기 에너지를 활용하기 위해 직류 . 교류 변환 , 전압 , 주파수 변화 등을 제어하고 , 처리하는 반도체입니다 . 전력의 변화 및 제어에 사용되는 1 [W, 와트 ] 이상의 전력을 담당하는 스위칭 소자 및 정류소자들을 통칭하는 말로써 직류와 교류의 변환 , 변압 , 충전 , 모터 구동 , 전력 안정 , 전력

분배 및 제어 등에 사용됩니다 . 사용 단계에서는 가전 , 스마트폰 , 자동차 등 전기로 작동하는 제품의 작동 여부 및 성능을 결정짓는 핵심 부품으로 사용됩니다 .

출처 : Yole Development(2018)

전력반도체 소자는 전력의 전달 및 제어 과정에서 에너지 효율을 향상시키고 전압의 변화를 제어하여 , 시스템 안정성 및 신뢰성을 제공해야 하기 때문에 , 일반적인 반도체 소자에 비해 고내압화 , 대전류화 , 고주파수화 되도록 발전해 왔 습니다.

전력반도체 소자는 전력소모를 줄이기 위하여 저항을 줄이고 , 스위칭을 빠르게 하는 방향으로 발전하여 왔고 , 안정성을 위해 동작 시 열 발생을 최소화 하는 방향으로 발전해 왔습니다 . 이런 발전 방향에 따라 그림 전력반도체 소자의 발전사 > 에서 보듯이 사용처가 요구하는 정격과 동작 주파수에 따라 GTO(Gate Turn-Off thyristor, 게이트 턴 오프 사이리스터 ), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor, 절연 게이트 양극성 트랜지스터 ), BJT(Bipolar Junction Transistor, 쌍극 접합형 트랜지스터 ), MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터 ), 다이오드 (Diode) 등 여러 종류의 전력반도체 소자가 개발되어 사용되고 있습니다 .

출처 : 융합연구리뷰 | Convergence Research Review 2022 August vol.8 no.8

차세대 전력반도체를 위한 와이드밴드갭 (Wide Bandgap) 물질 전력변환장치의 효율화에 따라 전력반도체 소자의 성능 향상에 대한 요구가 점차 높아지면서 Si 기반의 전력 반도체 소자로는 요구 사항을 만족할 수 없는 상황이 발생하고 있습니다 .

그러나 Si 기반의 전력반도체 소자는 BFOM 을 개선시키는 기술 개발에 한계가 있어 , 재료 자체의 물성적 특성으로 전력반도체 소자의 성능을 향상시킬 수 있는 WBG 물질을 기반으로 하는 전력반도체 소자들이 대안으로 부상하면서 , 2010 년대부터 상용화가 시작된 후 최근에는 시장에 급속도로 확장되고 있습니다 .

반도체 소재의 물성 비교표 > 에 Si 과 WBG 물질인 SiC 와 GaN 등의 물성 특성을 도시하였다 (Hikita et al, 2009). 반도체 소재의 물성 비교표 > 에서 보듯이 Si 또는 GaAs(Gallium Arsenide, 비소화 갈륨 ) 에 비해 SiC 와 GaN 이 에너지 밴드갭 (Eg, band gap energy) 이 높아 임계전계 (critical electric field) 값이 높다 . 이로 인해 BFOM 이 SiC 과 GaN 이 Si 대비 월등히 높은 것을 확인할 수 있습니다 .

또한 SiC 의 경우 열전도도 (thermal conductivity) 가 타 물질 대비 높아 소자의 동작속도와 열방출 성능에 초점을 둔 Keye 의 성능지수 (KFOM, Keye’s Figure of Merit) 가 월등히 높은 것을 확인할 수 있습니다 . 이를 통해 SiC 와 GaN 이 차세대 전력반도체 물질로써 탁월하다는 것을 알 수 있습니다 .

반도체 소재의 물성 비교표 >

구분	Si	GaAs	SiC(4H)	GaN
(Hexagonal)	Diamond
(C)

에너지 밴드갭 (Energy Band Gap)
[eV]	1.12	1.42	3.25	3.4	5.45

절연파괴전계 (Critical Electric Field for Breakdown)
[MV/ ㎝ ]	0.3	0.4	3	4	5.6

전자 이동도 (Electron Mobility)
[ ㎠ /Vs]	1,500	8,500	1,000	1,250	1,900

유전상수 (Dielectric constant)	11.8	12.8	9.7	9	5.

포화전자속도 (Saturated Electron Velocity)
[107 ㎝ /s]	1	2	2	2.5	2.7

열전도율 (Thermal Conductivity)
[W/ ㎝? K]	1.5	0.5	4.9	1.3	20

Baliga 의 성능지수
(BFOM, Baliga’s Figure of Merit)	1	14.6	548	1,507	3,840

Keye 의 성능지수
(KFOM, Keye’s Figure of Merit)	1	0.5	5.1	1.6	32.1

( 다 ) 시장 규모 및 특성

전력반도체 시장이 2030 년 369 억 8000 만달러 ( 약 48 조 7655 억원 ) 에 이를 것이란 전망이 나왔으며 , 2022 년보다 55% 증가한 규모입니다 .

세계 전력 반도체 시장 전망 > ( 단위 : 백만달러 )

구분	2021 년	2022 년	2023 년	2024 년	2025 년	2030 년

실리콘 (Si)	21,080	22,430	24,020	25,430	27,280	30,530

실리콘 카바이드 (SiC)	1,290	1,460	1,790	2,410	2,920	6,450

전체	22,370	23,890	25,810	27,840	30,200	36,980

자료 : 야노경제연구소

야노경제연구소는 최근 이같은 내용의 ' 글로벌 전력 반도 시장 ' 보고서를 발표했습다 . 보고서에 따르면 2022 년 전력 반도체 시장은 238 억 9,000 만 달러로 집계되었고 , 전년 대비 6.8% 성장했습니다 . 반도체 수급난으로 성장률이 다소 줄었지만 올해부터 다시 성장세를 보일 것으로 야노경제연구소는 전망했습니다 .

올해 전력반도체 시장은 가전 , 신재생에너지 , 전기차가 견인할 것으로 예상되며 , 특히 태양광과 풍력 발전소에 사용되는 전력 모듈과 전기차용 컨버터 · 인버터 분야에서 수요가 급증할 것으로 전망됩니다 . 야노경제연구소는 2023 년 전력 반도체 시장 규모를 전년 대비 8% 늘어난 258 억 1,000 만 달러로 예상했습니다 .

야노경제연구소에 따르면 특히 실리콘카바이드 (SiC) 전력 반도체 성장세가 주목되며 , 에너지 효율에 기여할 수 있는 특성 덕분에 데이터센터 , 5G 기지국 , 태양광 전력 조절기 보조 장비 , 산업용 장비의 전원 공급장치 , 전기차용 온보드 충전기 , 컨버터 등 다양한 분야에서 수요가 늘고 있습니다 .

2023 년 전력반도체 시장은 가전 , 신재생에너지 , 전기차가 견인할 것으로 예상되며 , 특히 태양광과 풍력 발전소에 사용되는 전력 모듈과 전기차용 컨버터 · 인버터 분야에서 수요가 급증할 것으로 전망하고 있습니다 . 야노경제연구소는 2024 년 전력 반도체 시장 규모를 전년 대비 8% 늘어난 278 억 4,000 만 달러로 예상하고 있습니다 .

야노경제연구소 보고서에 따르면 특히 실리콘카바이드 (SiC) 전력 반도체 성장세로 에너지 효율에 기여할 수 있는 특성 덕분에 데이터센터 , 5G 기지국 , 태양광 전력 조절기 보조 장비 , 산업용 장비의 전원 공급장치 , 전기차용 온보드 충전기 , 컨버터 등 다양한 분야에서 수요가 늘고 있습니다 .

( 라 ) 제품 개발 계획

당사의 전력반도체 Value Chain 내 품목 확대 진입을 통하여 Application 확대는 물론 해외 고객사 확대 증가를 통한 매출 증대를 추진하고 있으며 , 전문인력 양성 및 품질관리 장비 추가 구축으로 품질 Process 강화를 계획하고 있습니다 .

[ 제품 개발 계획 ]

연도	개발단계	내용	제품출시

~2024 년	1 단계	Value Chain 내 품목 확대 진입	Application 확대

2025~2026 년	2 단계	고객사 확대 증가 및 전문인력 양성 및 품질관리 장비 추가 구축을 통한 품질 Process 강화	고품질 제품 출시