하이브리드 부품기술은 차세대 창조경제의 주역

(재)경북하이브리드부품연구원  문지훈 박사

대한민국의 가장 큰 자산은 ‘사람’이다. 고속 주행, 한번이면 하루 동안 전국을 관통할 수 있을 만큼 아담한 국토, 경제적 자산이라고 딱히 내세울 것 없는 자원. 그럼에도 불구하고 세계에서 주목받는 경제성장국이 된 것은 바로 대한민국 ‘사람’ 때문이다. 현 정부가 주창하는 창조경제, 경제의 핵심 가치를 창의성에 두고 새로운 부가가치와 일자리 그리고 성장동력으로 삼겠다는 발상의 근원도 ‘사람’이다. 경제성장의 원동력이 되어주는 창조적인 사람으로 대표되는 이는 (재)경북하이브리드부품연구원 연구개발부장, 경상북도 예비타당성사업(탄소산업 클러스터 조성사업) 기획책임자를 맡고 있는 문지훈 박사이다. 지역전략산업진흥사업의 일환으로 하이브리드 부품기술의 확산 및 지역기업에 대한 기술지원을 위해 영천지역에 설립된 (재)경북하이브리드부품연구원은 하이브리드 부품기술 개발과 확산을 위해 기업체와의 공동 R&D수행, 고가장비 활용, 시험평가 및 전산해석, 기술자문, 기술교육 등 다양한 방법으로 기업을 지원하고 있다. 하이브리드 기술은 이종소재 또는 이종기술 간의 결합에 의해 새로운 기술과 부품을 창조해내는 융합기술로서 새로운 부가가치를 창출할 수 있는 혁신기술이다.

-탄소산업 인프라 구축 및 나노다이아몬드 산업을 재편할 (재)경북하이브리드부품연구원
하이브리드 부품산업에 대한 연구개발과 역량강화를 위한 인적·물적 연구기반을 조성하고 혁신기반 강화를 위한 하이브리드 부품 네트워크 구축, 기업혁신을 위한 기업지원서비스 확대를 위해 설립된 (재)경북하이브리드부품연구원은 중소기업의 기술 경쟁력 강화 및 사업화 추진을 지원하기 위한 산연협력센터 및 신규기업의 성공적인 창업과 육성을 위한 창업보육센터 운영 등 기업이 실질적으로 필요로 하는 다각적인 지원을 적극 추진하고 있다. 수장인 문지훈 박사는 일본 동북대에서 ‘고출력 레이저 소재 개발 및 광학특성 평가’로 재료시스템공학 박사학위를 받고 일본 후쿠다 결정기술연구소에서 ‘레이저용 단결정성장 및 분석’기술을 연구한 바 있다.

 2006년부터 LG실트론 기술연구소 책임연구원으로 재직하면서 ‘차세대 반도체실리콘 연구개발 및 분석’기술을 연구하고 현재는 일본 와세다대학 객원연구원으로 있으며, (재)경북하이브리드부품연구원에서 ‘탄소산업 클러스터 조성사업’ 기획을 담당하고 있다. 인조흑연, 탄소섬유, 그래핀, 탄소나노튜브, 카본블랙, 활성탄소 등 6개의 탄소 소재는 산업통상자원부에서 미래 유망 6대 C-소재로 선정하고 관련 R&D 산업 지원에 나서고 있다. 현재 국내 탄소소재 개발 기술은 일본, 독일과 같은 선진국보다 다소 뒤처져 있으나, 문지훈 박사가 이끄는 (재)경북하이브리드부품연구원에서는 연구개발을 통해 수입대체 및 탄소소재를 이용한 고부가치제품을 만들기 위한 연구를 수행 중에 있다. 경상북도에서 추진 중인 ‘탄소산업 클러스터 조성사업’과 연계하여 국책과제를 진행할 계획을 가지고 있는 문지훈 박사는 관련해서 “대경권 자동차 1차 협력사 및 탄소소재 관련기업을 대상으로 융복합 탄소소재와 탄소섬유, 인조흑연, 카본블랙 등으로 대표되는 부품 제조기술을 확보하고 부품 상용화 기반의 인프라 구축을 통해 경북지역의 탄소산업 기반 구축 및 산업구조 전환을 주도하겠다.”고 피력했다.
경북 영천에 위치한 (재)경북하이브리드부품연구원에서는 항공기 기체 및 자동차 차체용으로 주목

받는 CFRP(탄소섬유강화플라스틱)를 자동차 외판부품인 후드와 펜더에 적용하기 위해 시제품 개발 및 시험평가를 진행하는 한편 다양한 CFRP 제조기술에 대한 노하우와 신뢰성 시험평가 기반을 구축하였다. 또한 인조흑연 분야로는 폐흑연을 재활용하기 위한 불순물 제거방안 및 블록제조 후 물성평가 등 인조흑연에 대한 연구 및 기획이 진행 중에 있으며, 화학기상침투법에 의한 탄소/탄소 복합재에 대한 연구와 Pyro-carbon coating 공정 연구도 함께 진행하고 있다. 

이외 (재)경북하이브리드부품연구원에서 큰 비중을 차지하는 사업은 ‘산업용 나노다이아몬드 제조기술 개발 및 첨단소재산업 육성’이다. 매년 폐기되는 폐화약을 활용해 내마모성, 초강도, 방열성, 비전도성, 생체 친화성 등의 우수한 특성을 지닌 나노다이아몬드를 생산, 자원화하는 사업으로, 연구개발을 통해 현재 업계에 설정된 높은 가격(300만원/kg)을 극복할 수 있는 저가(100만원 이하/kg)의 고품질 첨단소재를 확보할 것으로 기대된다. 사업에 관련해서 문지훈 박사는 “나노다이아몬드의 광범위한 산업적 파급효과를 고려한다면 경제성 있는 제조원천 기술과 응용산업 생산기술의 융합연구개발이 필요하며 그에 따른 사업화가 시급하다.”고 이야기한다.

열적, 광학적 그리고 기계적 특성이 우수한 Rare Earth Sesquioxides(Lu2O3, Sc2O3, Y2O3)의 단결정화를 정립한 문지훈 박사는 마르퀴즈 후즈후(Marquiswhoswho) 에 2010년부터 6년 연속 등재되고, 2011년 영국 IBC인명사전, 2012년 미국 ABI인명사전에 등재된 손꼽히는 과학자이다. 고출력 레이져 재료는 열적 특성이 중요한데 Rare Earth Sesquioxides는 고출력 레이져용 호스트로 기존에 사용되는 YAG 단결정보다 열전도율이 1.5배 정도 높아 조명받는 재료이다. Rare Earth Sesquioxides는 고융점(2400도)를 가지고 있어 단결정화에 문제가 있었지만 기존의 결정성장방법이 아닌 micro-pulling방법을 이용하여 문지훈 박사는 단결정화에 성공하였다. 이외에 도핑(Tm, Yb)되어지는 doping level 최적화 성공과 함께 우수한 열전도율과 광학특성이 뛰어난 고출력, 고효율의 레이저용접용 소자 개발 및 개발된 단결정 소자를 자동차 차체·샤시 부품 레이저 용접에 적용하여 생산성 향상 및 고품질 용접을 실현하고자 문지훈 박사는 지속적인 연구과제로 진행하고 있다. 우수한 연구 인프라를 활용하여 기업의 경쟁력 제고와 미래 하이브리드부품기술을 선도하는 (재)경북하이브리드부품연구원과 문지훈 박사의 행보에 대한민국 창조경제 앞날을 기대한다.