본문 내용으로 건더뛰기

모바일 대메뉴명

KDI 경제정보센터

16개 경제부처가 만드는
국내 유일의 경제 정책 정보지

나라경제

발행물

칼럼

지역경제, 변화의 현장을 가다
탄소, 전주에서 꽃피다
이지은 『나라경제』 편집장 2021년 09월호


원소기호 ‘C’ 탄소(Carbon). 탄소는 우주에서 수소, 헬륨, 산소 다음으로 많은 질량을 차지하고, 대기 중에서는 이산화탄소(CO2) 형태로 존재한다. 그래선지 탄소는 오해를 사기도 한다. 이산화탄소를 줄여야 하는 ‘탄소중립’ 시대에 ‘탄소산업’이라니. 하지만 탄소산업은 순수한 원소인 탄소(C)를 사용하는 산업이다. 탄소가 흑연이나 다이아몬드 등의 물질로 존재한다는 것을 안다면, 탄소에 대한 오해는 이제 거둬도 될 터다.

지자체와 기업이 ‘탄소’로 뭉치다
탄소는 가볍고도 강하다. 그래서 활용도가 무한하다. 정부는 탄소산업의 중요성을 인식해 2011년부터 탄소밸리 구축사업, 탄소산업 클러스터 조성사업 등을 통해 정책적 지원을 하고 있다. 또 2016년에는 일명 ‘탄소법’(「탄소소재 융복합기술 개발 및 기반 조성 지원에 관한 법률」, 이하 「탄소소재법」)이 제정돼 탄소소재 관련 산업을 육성할 제도적 기반을 마련했다. 이 배경에는 2003년부터 지자체 중 유일하게 탄소산업을 꾸준히 육성해 온 전북 전주시가 있다. 2014년부터는 전북 차원에서 도정 3대 핵심사업 중 하나로 탄소산업을 지정하기도 했다. 현재 전북에는 130여 개의 탄소기업이 있다.
탄소산업의 핵심은 소재 분야다. 소재산업의 중요성은 일본 수출규제에 대응하기 위한 소재·부품·장비(이하 소부장) 육성정책으로 충분히 알려져 왔다. 탄소는 원자의 배열이나 결합 방법에 따라 다양한 소재 형태로 존재한다. 정부는 6개의 탄소소재를 선정해 지원하고 있다. 탄소섬유, 인조흑연, 활성탄소, 카본블랙, 탄소나노튜브, 그래핀 등이 그것이다.
대표적으로 탄소섬유는 원사 안에 탄소가 92% 이상 함유된 것으로, 철에 비해 무게는 4분의 1 수준에 불과하지만 10배의 강도와 7배의 탄성을 갖고 있다. 가벼우면서 강한 특성으로 인해 항공기, 자동차 등에 많이 사용된다. 기기 자체의 무게를 크게 줄이면서 연비 개선 효과와 배기가스 감축 효과도 커 친환경 소재로도 각광 받는다. 탄소소재는 일찍이 미국, 독일, 일본에서 발달했다. 우리나라 기업 중에는 효성첨단소재가 전주공장에서 탄소섬유를 생산하고 있다.
다양한 분야에서 탄소가 많이 사용되고 있음에도 탄소산업 자체는 대중에 아직 생소하다. 아마도 ‘소재’라는 특성상 가치사슬에서 최종 수요와 먼 위치에 존재하기 때문일 것이다. 한국탄소산업진흥원 방윤혁 원장은 탄소산업 생태계 자체가 초기 단계인 점에도 기인한다고 말한다. 대규모 수요가 뒷받침된 시장이 있어야 한다는 것이다. 미국, 독일, 일본 세 나라가 이 시장을 점유하고 있는데 이들 나라에서는 우주항공과 방위산업이 탄소산업을 이끌고 있다. 중국은 소재부터 최종 수요까지 탄소를 전략적으로 지원하고 있다. 특히 풍력발전기 날개에 가장 많이 쓰이는데, 국가가 적극 나서니 수요 기반이 철도 경량화, 전기차량 경량화 등으로 확장되고 있다.
한국탄소산업진흥원은 우리나라 탄소산업 생태계 확산 및 국가산업 고도화를 위한 미션을 부여받고 올해 출범했다(기존 전주시 산하 한국탄소융합기술원이 2020년 「탄소소재법」 개정으로 재탄생). 초대 원장을 맡은 방 원장은 한화케미칼, 효성 등 탄소산업 현장경험을 두루 보유한 전문가로, 탄소산업 발전을 위한 전략을 묻는 질문에 ‘테크놀로지에서 인더스트리로’ 도약하는 것이라 답한다. 우리나라뿐 아니라 전 세계적으로 탄소소재시장의 수요 기반이 아직 약해 수요 창출과 생태계 조성이라는 역할은 매우 중차대하고, 그만큼 전망도 밝다는 것이다.


--------------------------------------------------------------
<인터뷰1> 방윤혁 한국탄소산업진흥원장

전주에서 탄소산업이 어떻게 시작됐나?
2003년 송하진 시장(현 전북도지사) 재임 시절 전주기계리서치센터 설립으로 시작됐다. 데크(DACC)라는 전투기 브레이크 라이닝 제조 회사가 있었는데, 거기 들어가는 탄소소재가 모두 일본산이라 그것만이라도 자급하자 해서 ‘탄소섬유 파일럿’ 설비 구축을 생각했다. 1980년대 중반 탄소섬유 국산화에 나섰던 대기업과 연구기관들이 일본과의 경쟁으로 개발을 포기하고 마지막 남은 태광산업마저 1999년 개발을 중단하면서 3~4년간 멈춰 있던 탄소산업이 전주에서 다시 발아한 것이다. 2000년 들어 탄소섬유시장은 매년 10% 이상 성장하고 있었다. 전주시가 이미 탄소소재 관련 설비를 구축한 것을 2007년 효성이 알게 되면서 전주시와 협력하기로 하고, 당시 지식경제부에서 5년 과제로 연구비를 지원받았다. 3년 만에 과제를 조기 완성하고 4년 째에 공장을 짓기로 결정했다.
공장 건설은 얼마나 진행됐는지?
두 라인이 가동 중이고 세 번째, 네 번째 라인은 건설 중이다. 글로벌시장 상황이 좋아 재고가 일주일을 못 간다. 이 속도라면 효성이 목표로 한 10개 라인을 다 완공할 경우 2만 톤을 생산할 수 있다. 지금 일본 3사의 시장점유율이 60%다. 거기까진 아니더라도 단일공장으로서는 규모가 상당한 것이다. 수요 전망도 낙관적이다. 탄소소재에 따라 차이는 있지만 평균적으로 소재시장 성장률은 11% 정도다. 친환경적 용도로도 대세는 ‘소재’다. 탄소섬유는 경량화 핵심소재로 쓰이고, 활성탄은 환경을 클리닝하는 쪽에 들어간다. 코로나19로 운동기구 수요가 커지며 자전거시장도 크게 성장했는데 그중 탄소복합체 프레임을 쓰는 시장 비중은 크지 않았다. 가격이 원인이다. 그럼에도 시장 점유율은 지속해서 늘고 있다. MTB 자전거의 경우 경량화가 필수요건이기 때문이다.
향후 예상되는 고용효과는?
산업통상자원부가 2030년까지 이 분야 전문인력을 5천 명 이상 육성하겠다고 했다. 전주 소부장 특화단지가 총 20만 평인데 2024년 말에 완공된다. 여기에 탄소 관련 기업만 100여 개 들어온다. 업체당 50명으로 계산하고, 효성의 10개 라인이 꽉 찬다면 합쳐서 1만여 명이 될 것이다. 전북에 탄소 관련 학과가 전북대, 전주대, 원광대 등 3개 대학에 있다. 정부의 재직자 교육에도 우리 콘텐츠가 들어간다. 전체 현장의 전문가 풀을 구축해 중소·중견 기업의 수요와 매칭할 계획이다.
탄소산업은 어디까지 확장되나?
우리 탄소산업은 6개 탄소소재를 다 합쳐도 전국 600여 개 기업 정도다. 그중 100여 개 정도가 전북에 있는데, 대부분 중소기업이다. 활성탄, 흑연으로 슈퍼커패시터를 만드는 ‘비나텍’, 탄소섬유를 사용해 F15·F16 같은 전투기의 브레이크 디스크를 만드는 ‘데크’뿐 아니라 탄소섬유를 발열체로 활용해 건축용 자재를 만드는 기업도 있다. 적은 전기로도 적정 온도를 낼 수 있어 눈이 많이 오는 도로 밑에도 깔린다. 탄소 밸류체인은 소재를 기반으로 하는 최종 수요까지 포함한다. 테니스 라켓, 골프채 등에 전부 탄소소재가 들어갈 수 있어 소재 간 경쟁도 있다. 최근 수출계약에 탄소섬유 겸용화가 필수다. 또 미사일 같은 특수 무기엔 모두 탄소섬유를 쓴다. 얼마나 고품질의 탄소섬유를 만들어내느냐가 미사일 성능을 좌우한다. 첨단 항공산업이나 방위산업부터 사용하기 시작해 이젠 자동차산업으로 이어지고 있다.
탄소의 가격경쟁력은 있는지?
소재에 따라 다르다. 활성탄의 경우 주 원료물질이 코코넛인 야자활성탄이 인기다.  코코넛 안의 하얀색 물질을 모아 공기 정화용 활성탄으로 사용한다. 작년, 재작년엔 동남아에서 코코넛이 동났다. 그 시장을 지배하는 것도 일본이다. 이차전지 음극제에 들어가는 흑연엔 인조흑연과 천연흑연이 있다. 천연흑연은 중국에서 제일 많이 나오는데 인조흑연과 가격 차이가 3~4배나 된다. 섬유는 소재여서 생산기술이 발전하면서 가격 자체는 떨어진다. 5~10년 전 kg당 30달러 정도였던 게 지금 20달러 정도고 현재 자동차회사 제안가가 12달러 정도인데, 그 차이를 줄이기 위해 열심히 연구개발 중이다.
수요 기반을 넓히기 위한 노력은?
4월부터 자동차사·건설사 등 전국 수요 업체와 10개 워킹그룹을 시작했다. 사용실적이나 데이터가 없는 만큼 확보된 리소스로 실증화까지 업체들에 약속한다. 독일 등을 벤치마킹한 연구를 시작으로 진흥, 실증, 표준화까지 묶음으로 추진하면서 인프라도 구축한다. 연구기관이었을 때부터 지금까지 10여년 간 대부분의 사업이 핵심기술이나 요소기술 개발이었다. 탄소에만 집중한 연구개발이나 산업화는 미약했다. 이젠 기술을 산업으로 만들어내야 하는 시점이다. 경북과는 자동차 부품과 연계한 수요 창출 등 협업을 많이 한다. 또한 ‘탄소중립을 탄소가 해결한다’는 우리 모토를 적극 홍보해 수요 기반을 확대할 계획이다. 탄소섬유 적용만으로 올 한 해 전 세계에서 이산화탄소를 줄이는 양이 9천만 톤이고, 2030년이면 2억8천만 톤에 이른다. 탄소섬유는 이산화탄소 배출을 줄이는 ‘쿨링’과 활성탄을 통한 ‘클리닝’ 두 기능을 모두 수행하는 만큼 탄소섬유를 적용해 이산화탄소를 줄이는 게 답이다.
--------------------------------------------------------------


탄소섬유의 변신 가능성은 무한하다. 과학에서뿐 아니라 예술 영역에서도 만날 수 있다. 탄소아티스트로 알려진 김성희 작가(중원대 교양학부 교수)는 현재 한양대 박물관에서 탄소섬유를 주제로 한 작품을 선보이고 있다. 최첨단의 과학기술로 만들어낸 탄소섬유를 주재료로 우주를 엿보는 인간의 욕망을 작품으로 빚어냈다. 김 작가는 평소 과학과 예술 분야를 연구하는 연구자로서, 2015년 즈음부터 한국탄소융합기술원과 함께 탄소소재를 예술과 융합한 연구를 수행하면서 탄소와의 인연이 시작됐다고 한다.




중형 슈퍼커패시터 세계시장 1위 비나텍, 연구개발투자 성과 본격화
탄소로 섬유를 만드는 소재 분야 외에도 탄소를 제어하고 관리하는 응용기술도 탄소산업에서 중요한 비중을 차지한다. 커패시터(capacitor)라고, ‘전력을 모아 필요에 따라 방출’하는 축전기가 있다. 여기에 ‘super’를 붙인 ‘슈퍼커패시터’를 주력 생산품목으로 하는 기업이 있다. 전주에 위치한 비나텍이다. 다량의 전력을 일시에 저장해 뒀다가 필요에 따라 순간적으로 전력을 방출하는 슈퍼커패시터는 주 전원이 끊어졌을 때 보조로 전력을 공급하는 보조전원장치로 사용되고 있으며, 높은 출력과 긴 수명이라는 장점이 있다. 과거에는 핸드폰, 소형 가전기기 등 소형 제품의 메모리 백업용으로 주로 활용됐었지만 점차 스마트그리드(스마트미터), UPS(무정전 전원 장치), 풍력발전기, 자동차 등 중·대형 기기로 활용 범위가 확대되고 있다.
비나텍의 성도경 대표는 초고용량을 내기 위해 활성탄소를 제어·관리하는 것이 핵심이고, 특히 수분을 통제하는 것이 무엇보다 중요하다고 한다. 비나텍은 이와 관련한 핵심기술을 특허로 보유하고 있다. 비나텍이 생산하는 제품의 90%는 인도, 중국, 미국, 베트남, 유럽 등 약 25개국으로 수출된다. 비나텍은 2020년 9월에 코스닥에 상장했고 올해 매출 500억 원 달성을 내다보고 있다. 2030년 유니콘 기업으로 등극하는 것이 목표라는 말도 전한다.
탄소산업의 시장 확대 전망은 의심의 여지가 없다. 먼저 뛰어든 많은 국가가, 그리고 전주가 이미 보여주고 있다. 단, 비교적 늦게 시장에 진입한 한국으로서는 우선적으로 국내시장에서 저변을 확대할 필요가 있다. 비나텍의 성 대표는 아직 전 세계적으로 시장규모가 크지 않고 우리나라의 경우 이제야 개화기라는 판단 아래 선제적으로 대규모 투자를 진행하고 있다고 한다. 탄소산업은 수소사회 준비에 최적화된 산업으로서 탄소 관련 매출 1조 원 이상의 기업이 5개 이상은 나와야 비로소 그 생태계가 조성됐다 말할 수 있을 거라는 의견이다. 기술력을 가졌다고 모든 기업이 장수하지는 않는다. 성 대표는 일류기업이 장수하기 위해 중요한 것은 ‘미션’이라고 했다. 직원들에게 스스로 미션을 찾아내고 발전할 수 있도록 독려하는 것도 대표로서 중요한 과업으로 간주한다. 그래서 비나텍은 독특한 기업문화로도 명성이 자자하다.


--------------------------------------------------------------
<인터뷰2> 성도경 비나텍㈜ 대표

비나텍은 어떻게 시작됐나?
대우전자부품에서 10여 년간 근무하다, 창업을 결심하고 1997년에 유통사업을 시작했다. 2년 동안 사업자금을 모아 1999년에 비나텍을 설립했다. 사업 초창기에 일본 기업들과 협력해 제품을 만들었으나 잘 팔리지 않아 보조금 등으로 사업을 유지했다. 전북 전주에 탄소산업단지가 조성되면서 비나텍도 2012년 전주로 이전했다. 전북도와 중소기업진흥공단 등으로부터 지원을 받아 연구와 제조를 진행했다. 특히 직원들이 열심히 해서 탄소 물질특허를 보유해 다른 경쟁업체와 차별성을 갖게 됐다. 2017년을 기점으로 베트남법인 설립, 코스닥 상장, 완주공장 신공장 기공 등 매출액 증가와 사업 확장이 활발히 이뤄지고 있다.
흑자 전환 때까지 많이 힘들었을 텐데.
기존엔 슈퍼커패시터와 LED를 병행했을 때가 있었는데, 전주로 내려오면서 LED 사업은 정리했다. 1999년, 2000년은 LED산업이 초창기일 시기인데, 인건비에 중국과 경쟁이 안 됐다. 중국에선 칩을 하나씩 핀셋으로 수동으로 옮길 때다. 이후 슈퍼커패시터 제품 개발과 판로 개척에 집중했고 수소연료전지 사업까지 확장했다. 연구개발 인건비만 매달 8천만 원이 들어갈 만큼 투자를 지속해 왔다. 제조업이 그래서 힘들다. 나도 초기에 현장에서 살면서 제조라인 만드는 작업을 했다.
비나텍의 슈퍼커패시터, 쉽게 설명하면.
일반 배터리와 비교해 고출력, 빠른 충·방전, 친환경 탄소소재 특성을 갖고 있는 에너지 저장장치다. 전 세계 중형 커패시터시장에서 점유율 1위를 차지하고 있으며, 90% 이상 해외로 수출한다. 국내에서는 주로 블랙박스에 적용된다. 전원보조장치의 역할로, 자동차 추돌사고가 나면 블랙박스의 전원이 꺼지는데 사고 후 15~30초가량 슈퍼커패시터가 전원을 공급해 준다. 또한 스마트미터기, 데이터백업용 전원, 풍력발전기 등 다양한 곳에 전원공급장치로 사용된다.
지역의 대학·기관 등과 협력사례는?
정부 과제를 하거나 해외시장 개척을 할 때 도움을 받는다. 기술개발에 연구소의 도움을 받긴 하지만 실질적으로 우리 제품에 적용되는 경우는 많지 않다. 결국 회사 안에서 돌파해야 한다. 제조 현장에서 나오는 것이 90% 이상이다. 제조업은 현장에 바탕을 두지 않으면 안 된다.
비나텍은 기업문화로도 평판이 좋다.
비나텍의 공유가치가 열정·소통·나눔이다. 과거 대기업에서 토요일 격주 근무를 했을 당시 비나텍은 중소기업이어서 의무는 아니었다. 대신 토요일에 근무 말고 다른 걸 하자 했고 그 날을 ‘소통의 날’로 정했다. 그래서 시작한 것이 봉사활동, 마라톤, 강사 초청 특강 등이다. 이러한 활동은 현재까지도 계속돼 기업문화로 자리 잡았고, 차상위학위 지원, 수요아카데미, 감사일기 쓰기, 연간 24시간 봉사활동 등도 진행하고 있다.

--------------------------------------------------------------

탄소의 무한변신 기대해 볼 만
일상용품에서도 탄소제품을 만날 날도 머지 않아 보인다. 방윤혁 원장의 사무실에는 자전거, 테이블 등 탄소섬유를 넣어 더 강력해질 것으로 기대되는 제품들이 자리하고 있다. 탄소복합체를 응용해 계속해서 새로운 시장을 만들어내고 있는 것이다. 방 원장은 이를 위해 매주 기업인들을 찾아다닌다고 한다. 현장에 답이 있다는 말이 여기에도 적용된다. 
KDI 경제정보센터