금속나노와이어, 그래핀, 탄소나노튜브 등 대체소재 
ITO 대체소재 이용한 '투명전극필름' 특허출원 활발 

"한계 다다른 ITO 주재료 대체할 소재를 찾아라" 

스마트폰 등 터치패널에 사용되는 ITO(인듐주석산화물)을 대신할 수 있는 대체소재를 이용한 투명전극 필름 관련 기술개발이 활기를 띠고 있다.  

ITO 대체소재들을 투명전극 필름의 소재로 이용하는 기술 관련 특허출원은 2010년 37건에서 2014년 92건으로 지난 5년간 연평균 26.4%의 높은 증가율을 보이고 있다고 특허청(청장 최동규)은 밝혔다.
  
현재 터치패널용 투명전극 필름의 주요 소재인 ITO는 주재료 인듐의 매장량 제한으로 가격이 비싸고 유연성이 떨어진다는 것이 단점으로 지적되고 있다. 이에 따라 ITO의 단점을 극복할 수 있는 금속나노와이어, 그래핀, 탄소나노튜브 등을 대체소재로 하여 투명전극 필름을 제조하는 방법에 대한 관심이 높아짐에 따라 관련 특허출원이 증가하고 있는 것으로 분석된다.  

출원인별 현황에서는, 국내 대기업(27.3%)과 중소기업(24.0%) 및 대학 등 산학협력단(24.0%)이 특허 출원을 주도하고 있는 것으로 나타나, 국내 기업들은 대체소재들을 투명전극필름의 소재로 이용하기 위한 기술 확보에 적극 나서는 분위기다.

소재별 특허 출원비중을 보면, 금속 나노와이어가 41.6%, 전도성 고분자가 16.1%, 그래핀이 15.2%, 탄소나노튜브가 14.4%로 나타났고, 둘 이상의 대체소재들을 혼합하여 전극을 제조한 혼합형은 12.6%의 출원 비중을 보였다. 

금속나노와이어는 저비용으로 제조가 가능하고 터치패널용 투명전극 필름이 요구하는 일정 수준 이상의 광투과도나 전도도를 비교적 쉽게 구현할 수 있어 타 소재들에 비해 높은 출원 비중을 보였다. 

  ▲대체소재별 특허출원 건수

반면, 그래핀과 탄소나노튜브는 공정이 다소 까다롭고, 전도성 고분자는 전도도나 광투과도에서 다소 취약한 것이 단점으로 작용하여 출원이 다소 저조한 것으로 분석된다. 한편, 혼합형은 금속나노와이어를 제외한 타 소재들과 비슷한 출원 비중을 보여, 대체소재들의 단점을 보완하기 위한 방법으로 주목받고 있는 것으로 나타났다.
  
앞으로 스마트폰용 터치패널의 시장규모는 중국, 인도 등 신흥국의 시장규모를 감안하면 수요가 지속적으로 확대될 전망이다. 반면, ITO의 주재료인 인듐자원은 전체 매장량의 70% 이상이 중국에 집중돼 있고 매장량도 제한돼 수년 내 고갈될 것이라는 예측까지 나오고 있다. 이에 따라, ITO 필름에 대한 안정적 수급 및 가격에 대한 부담도 커지고 있는 상황이어서 대체소재를 활용한 투명전극 필름에 대한 기술개발은 앞으로도 더 활발해 질 것으로 전망되고 있다. 

특허청 관계자는 “투명전극에 사용되는 ITO를 대체할 새로운 소재의 상용화가 절실한 상황에서 대체소재들의 취약점을 보완할 수 있는 다양한 기법을 개발할 필요가 있고, 대체소재들을 이용한 투명전극 관련 특허를 충분히 확보할 필요가 있다”고 말했다.