지난 17일 김해중소기업비즈니스센터에서 열린 제175차 김해경제포럼에 200여 명의 CEO가 아침 일찍 강연자의 생생한 목소리를 듣기 위해 나왔다. 이정환 한국재료연구원 원장이 들려준 미래산업 대응 소재혁신 경영전략은 `소재를 선점하는 자 세상을 지배한다`는 일성만큼 CEO들의 마음을 지배했다.

올해 첫 김해경제포럼은 오는 11월까지 매달 한 차례씩(8월 미개최) 이어지고， 김해시가 주최하고 김해의생명산업진흥원과 경남매일이 주관한다.

폴 고갱의 대작 `우리는 어디서 왔고， 우리는 무엇이며， 우리는 어디로 가는가`를 화면에 띄워 시작한 강의는 과거， 현재， 미래를 동시에 보면서 우리의 삶이 다가올 미래에 어떻게 변할 것인지를 질문한다.

6ㆍ25전쟁의 상흔에서 나라를 복구하는 데 백 년 이상이 걸릴 것이라는 더글라스 맥아더 장군의 말을 인용한 이정환 원장은 1973년 6월 9일， 정전 후 20년 만에 포항제철 `첫 쇳물 출선`의 감격을 전하는 사진 한 장으로 이끈다. 이날은 바로 `철강의 날`이다. 소재 강국으로 가는 본격적인 출발점인 셈이다. 그 이후 1975년 국산 1호 자동차 포니가 양산되고， 한국 과학자들의 눈물겨운 기술 개발 역사를 언급한다. 논어 위정편의 학이불사즉망， 사이불학즉태(學而不思則罔，思而不學則殆， 배우고 생각하는 게 중요)를 인용하면서 강의를 끝마친 이정환 원장의 강연을 요약한다.

인간 생활을 바꾼 소재 혁신

소재의 분류는 화학 소재， 세라믹ㆍ금속 소재로 크게 나누고 화학과 세라믹 사이에 복합재료 소재가 있고， 금속과 세라믹 사이에 반도체(소재)를 둘 수 있다. 물과 공기가 없으면 살기 힘들 듯이 `소재`가 없으면 살아가기 힘들다.

인간 생활을 바꾼 발명품은 대부분 소재 혁신을 깔고 있다. 생활 속에 10대 소재는 기가스틸(1㎟ 면적당 100㎏의 하중을 견딜 수 있는 초고강도 철강 소재)， 플렉시블 타이타늄(고무처럼 휘어지는 타이타늄 소재)， 탄소섬유 복합재료(철강의 4분의 1 무게에도 3배 이상 강함)， 전자파 흡수 소재， 고기능 고분자 소재， 초소형 MLCC(다층세라믹커패시터) 소재， 에너지 절감 반도체 소재， 가볍고 화질이 개선된 디스플레이 소재， 전도성 섬유필터(미세먼지 해결)， 생체 분해성 금속(마그네슘 금속) 등이다.

실제 소재 개발이 산업혁명을 이끌었다. 제1차 산업혁명은 철을 기반으로 기계화를 달성하고， 제2차 산업혁명은 전기에너지 기반으로 대량 생산을 이룩했다. 제3차 산업혁명은 실리콘 혁명에서， 제4차 산업혁명은 놀라운 소재의 개발이 받치고 있다. 알파고를 가동하는 데는 단순하게 계산해 3000명 사람의 파워가 필요하지만 이 문제를 인공지능형 저전력 반도체로 해결했다. 스마트 팩토리에 쓰이는 수만 개 센서에 전기 공급하는 문제를 자율 독립전선 소재로 해결한다. 결국 4차 산업혁명의 완성은 소재 기술에서 결정된다.

소재 혁신 성공 사례로는 고품질 청색 발광소자인 `질화칼륨`(GaN) 개발은 조명， 스마트폰， 디스플레이， 차세대 전력반도체 등에 쓰일 미래 핵심 소재로 등극했다. 저전력으로 긴 수명으로 모든 색을 구현하는 광 소재를 개발하는 과정에서 나왔다. 탄소섬유 개발은 소재 개발의 전형이다. 철보다 가벼우면서 더 강한 소재 개발은 글로벌 기업들이 혁신제품 개발을 가능하게 했다. 초박형 동박 소재는 초경량 IT 제품이 나오는 기반이다. 고용량 고출력 배터리용 소재인 양극재를 상용화한 에코프로비엠은 코스닥의 대장주 자리에 올라섰다. 이는 기업이 소재를 개발해 성공한 사례이다. 또한 제조 혁신을 이끈 기가프레스는 특수 알루미늄 합금 개발이 있었기 때문에 가능했다.

기정학 시대의 급소 기술

기업 생태계는 태조이방원(태양광ㆍ조선ㆍ2차전지ㆍ방산ㆍ원자력)에서 최근엔 에로배우(에너지ㆍ로봇ㆍ배터리ㆍ우주항공)로까지 연결해 가고 있다. 과거 지리적 위치가 중요한 지정학에 의해 국제정치가 이뤄졌다면 요즘은 기술에 바탕을 둔 기정학(技政學) 시대다. 자국에 필요한 기술， 소재ㆍ부품ㆍ장비， 특허를 보유하고 있는 나라와 동맹을 맺어야 하는 시대가 도래했다. 기술 내재화와 기술 쇄국화가 더 굳건해진다. 이런 국제 기업 생태계 환경에서 소재 독립은 무엇보다 중요하다. 중국이 경제보복을 나설 때 우리가 반격할 `급소 기술`이나 `전략 기술`이 있어야 한다.

미래 혁신 트렌드 산업에서 탄소중립을 위한 재생에너지 및 전기기차 등 첨단산업에 필요한 희토류， 리튬， 니켈， 코발트， 구리 등 주요 희소금속의 안정적 확보와 재활용 재자원화 기술이 요구된다. 이 부분에서 저희토류 및 비희토류계 대체 자성재료 개발이 필요하다. 희토류는 전기 및 하이브리드 자동차， 풍력 발전ㆍ태양열 발전 등 저탄소 녹색성장에 필수적인 영구자석 제작에 반드시 필요한 물질이다.

반도체， 디스플레이， 배터리 등 4차산업 핵심기술 경쟁에서 중국에 대한 원자재 의존도를 낮추기 위해서는 소재 혁신이 국가 미래산업의 경쟁력을 좌우하는 핵심이다. 탄소중립 시대의 핵심가치를 실현하기 위해서는 원자재 및 부품소재의 안정적인 공급망 구축이 중요하다. 수소에너지를 활용한 안정적인 공급망 구축도 실현해야 한다.

미래사업 영역에서 차세대 배터리로 뜨는 전고체 배터리(Solid-State Battery)에서 소재의 국산화는 시급하다. 높은 이온 전도성 전해질 소재의 개발이 절실하고 기존 리튬 이온 배터리보다 높은 원료 소재 제조 가격 문제를 해결해야 한다.

우주항공 시대 소재 개발 필수

전주기 수소산업(생산에서 활용까지)에서 소재 기술 개발이 필수적으로 따라야 한다. 수소생산 주전해 설비와 초고압ㆍ극저온용 저장용기， 연료전지， 고온 수소 발전 등 고내식성 강재가 필요하다. 수소 운송과 저장을 위한 초고압(90MPa급) 저장용기， 수소전기차 충전소용 심리스(seamless) 강관 등 수소환경 적합 소재의 개발이 중요하다.

미래 자동차 등 모빌티리의 경량화는 글로벌 탄소중립 대응하는 연비 규제 강화로 경량화는 필수이고 여기에 따르는 경량 금속소재 개발은 필수다.

우주항공 시대에 극한환경을 극복하는 소재 개발은 반드시 필요하다. 플라스틱보다 가벼우면서 철보다 강한 소재， 극저온ㆍ초고온 극한환경에 견디는 소재가 필요하다. 노화친화기술에도 옷섬유 등 소재산업이 연관돼 있다.

4차 산업혁명 시대에서 유리한 고지를 선점하기 위해서는 기업들은 예외 없이 `내가 가장 잘하고 있는 부분`에 초점을 둬야 한다. 기업은 면밀한 미래 예측을 거쳐 AI 등 주도 기술을 선점하면서 인간적 연결과 인간친화적 체계 고민도 병행해야 한다. 소재 분야는 4차 산업혁명을 주도하기 위한 기업의 성장을 떠받치는 핵심이다. 소재를 선점하는 기업이 미래 세상을 지배하기 때문이다.

한국재료연구원 소재 연구

한국재료연구원(KIMS)은 탄소중립에 초점을 둔 연구에 집중한다. 지구 보호를 위한 탄소중립의 정의는 이산화탄소(CO2)의 순배출을 제로화하는 것. 인류생존 한계선인 1.5℃ 상승을 막기 위한 방안 제시를 보면， 전기 수소를 산업， 수송， 건물 등 모든 부문에 이용 확대하고 혁신소재， 이산화탄소 포집 저장 활용 등을 위한 탈탄소 미래기술 개발에 있다. 그린리모델링과 제로에너지빌딩을 위한 디지털 기술과 연계해 에너지 효율을 높이는 것이다. KIMS의 탄소중립 대응 조직과 연구개발 현황을 구체적으로 들여다보면 탄소중립소재기술 연구기획단과 탄소중립보안관 제도를 운영하고 있다. 태양광ㆍ풍력 연구， 연료전지ㆍ수소터빈 발전 분야， 수소생산ㆍ이송ㆍ저장 분야뿐 아니라 수소 활용 다양한 재료 분야와 그린에너지ㆍ모빌리티 분야를 두고 연구에 매진하고 있다.

이정환 원장의 강연에 앞서 홍태용 김해시장은 직접 `2030 새로운 김해， 성장하는 경제` 5대 경제 혁신 전략을 설명해 참가한 CEO들의 공감을 이끌어냈다. `동남권 경제수도`를 향한 김해 비상의 이해도를 높이는 시간이었다.