한국 페로브스카이트 양산 성공, OLED·태양전지 차세대 소재 기술 중국 추격 차단

최근 한국 연구진이 차세대 소재로 불리는 페로브스카이트를 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다는 소식이 전해졌습니다. 이 성과는 세계적인 학술지 네이처에 발표되며 큰 주목을 받았습니다. 연구를 이끈 곳은 서울대학교 재료공학부 연구팀입니다. 정부와 산업계가 동시에 의미를 부여하는 이유는 단순한 연구 성과를 넘어, 한국이 디스플레이와 태양전지 산업에서 ‘주도권’을 잡을 기회가 열렸기 때문입니다.

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1. 페로브스카이트란 무엇인가? 왜 ‘꿈의 소재’라 불릴까

페로브스카이트는 원래 1800년대 러시아에서 발견된 광물에서 이름이 시작됐습니다. 지금은 특정 광물 하나를 뜻하는 게 아니라, ‘특별한 결정 구조’를 가진 물질들을 통칭하는 말입니다.

쉽게 말하면, 빛을 아주 잘 흡수하고 전기로 바꾸는 능력이 뛰어난 재료 구조입니다.

이 소재가 주목받는 이유는 두 가지입니다.

첫째, 디스플레이 산업입니다. 현재 스마트폰과 TV에 많이 쓰이는 OLED를 대체할 가능성이 있습니다. OLED보다 더 밝고, 색 표현이 좋고, 제조 비용을 낮출 가능성이 있습니다.

둘째, 태양전지입니다. 태양빛을 전기로 바꾸는 효율이 높아 ‘게임 체인저’라고 불립니다. 특히 우주 환경에서도 활용 가능성이 커서, 민간 우주 기업들도 관심을 갖고 있습니다. 예를 들어 SpaceX의 CEO 일론 머스크가 구상하는 우주 데이터센터에도 이런 고효율 태양전지 기술이 필요합니다.

문제는 하나였습니다.
“좋은 소재인 건 알겠는데, 많이 만들 수 있느냐?”
이게 바로 ‘양산의 벽’이었습니다.

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2. 왜 지금까지 대량 생산이 어려웠을까

지금까지 페로브스카이트를 만드는 대표적인 방법은 ‘핫 인젝션’이라는 방식이었습니다. 쉽게 말해 150도 이상의 고온 용액에 재료를 넣어 합성하는 방법입니다.

하지만 이 방식에는 단점이 있었습니다.

• 온도가 높아 화재 위험이 큼
• 산소와 수분을 철저히 차단해야 함
• 공장 설비 비용이 매우 비쌈
• 대량 생산 시 안정성 문제 발생

즉, 실험실에서는 가능해도 대규모 공장에서 안정적으로 생산하기에는 부담이 컸습니다. 그래서 중국을 포함한 여러 나라가 파일럿 라인을 만들며 시험은 하고 있었지만, 확실한 돌파구를 찾지 못한 상태였습니다.

중국의 국영 에너지 기업 CNPC도 대규모 시험 생산에 나섰지만, 아직 ‘완전한 상업화’ 단계까지는 가지 못했습니다.

이 상황에서 한국 연구진이 새로운 방법을 제시했습니다.

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3. 한국 연구팀이 무엇을 바꿨나: 생산성 6배의 의미

서울대학교 연구팀은 기존의 고온 방식 대신 ‘저온 주입 합성법’을 개발했습니다.

핵심은 간단합니다.

“굳이 그렇게 뜨겁게 만들 필요가 있나?”

연구진은 0도 근처의 낮은 온도에서 반응을 정밀하게 제어하는 방법을 찾았습니다. 온도를 낮추면 보통 결정 품질이 나빠질 수 있습니다. 하지만 연구팀은 합성 속도를 세밀하게 조절해 품질과 생산성을 동시에 잡았습니다.

결과는 놀라웠습니다.

• 생산성 약 6배 향상
• 수명 저하 문제 해결
• 안전성 개선
• 공정 비용 절감 가능성 확보

이게 왜 중요할까요?

공장에서 많이, 싸게, 안정적으로 만들 수 있어야 기업이 투자합니다. 그래야 실제 제품으로 나옵니다. 이번 성과는 “이제 진짜 공장에서 돌릴 수 있다”는 신호로 받아들여지고 있습니다.

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4. 한국이 처음으로 ‘소재 주도권’을 잡을 기회

한국은 그동안 디스플레이를 잘 만드는 나라였습니다.
하지만 핵심 재료는 해외 특허에 의존하는 경우가 많았습니다.

예를 들어 OLED 관련 기술에서는 미국 기업 UDC에 특허 사용료를 지급해왔습니다. 매년 수천억 원 규모라는 이야기도 나옵니다.

이번에는 다릅니다.

• 원천 재료 특허 9건 확보
• 양산 기술까지 확보
• 국내 대기업과 상용화 협의 중

만약 상용화에 성공하면 어떻게 될까요?

지금까지는 우리가 특허료를 냈다면, 앞으로는 해외 기업이 한국에 로열티를 내는 구조가 될 수 있습니다. 산업 구조 자체가 바뀌는 것입니다.

특히 OLED 시장에서 중국의 추격이 거센 상황입니다. 현재 한국 점유율은 여전히 높지만, 10년 전과 비교하면 중국 성장 속도는 매우 빠릅니다. 이런 상황에서 새로운 소재 기술은 ‘격차를 다시 벌릴 무기’가 될 수 있습니다.

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5. 앞으로 어떻게 될까? 기회와 과제

연구팀은 이미 국내 전자 대기업과 샘플을 주고받으며 상용화를 협의 중이라고 밝혔습니다. 예를 들어 QLED TV에 쓰이는 양자점 필름을 페로브스카이트 필름으로 대체하는 방안도 거론됩니다.

이 기술이 상용화되면:

• 더 밝고 선명한 TV
• 효율이 높은 태양전지
• 우주 환경에서도 활용 가능한 전력 시스템
• 한국 중심의 특허 수익 구조

이런 변화가 가능해집니다.

하지만 과제도 있습니다.

• 실제 대규모 공정에서 안정성 검증
• 원가 경쟁력 확보
• 중국의 빠른 추격
• 글로벌 특허 분쟁 가능성

기술은 시작일 뿐입니다. 산업은 속도 싸움입니다.

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마무리 의견: 이번에는 ‘기회를 놓치지 말아야 한다’

한국은 반도체, 디스플레이, 배터리 등에서 세계적 경쟁력을 갖고 있습니다. 그러나 항상 한 가지 아쉬움이 있었습니다. “핵심 소재는 외국에 의존한다”는 점이었습니다.

이번 페로브스카이트 양산 기술은 그 구조를 뒤집을 가능성을 보여줍니다.

단순히 연구 성과 하나가 아니라,
산업의 중심이 어디로 이동하느냐의 문제입니다.

정부의 전략적 지원, 기업의 빠른 투자, 특허 방어 전략이 동시에 작동해야 합니다. 기술은 이미 나왔습니다. 이제 남은 것은 실행입니다.

이번 기회를 잘 살린다면, 한국은 디스플레이와 차세대 태양전지 산업에서 단순한 제조 강국을 넘어 소재 원천기술 강국으로 도약할 수 있습니다.

지금이 바로 그 갈림길에 서 있는 순간입니다.