"KAIST 신기술 2종, 광학필름·첨단패키징 시장서 '사업화' 유망"

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카이스트(KAIST·한국과학기술원) 김신현 생명화학공학과 교수가 개발한 기술 색소 없이 색을 구현하는 구조색 그래픽 기술과 김상현 전기및전자공학부 교수가 개발한 인공지능(AI) 반도체의 전력 손실을 줄이는 질화갈륨(GaN) 수직 전력공급 기술이 각각 위변조 방지와 반도체 첨단 패키징 시장에서 사업화 가능성을 인정받았다.

한국과학기술정보연구원(KISTI) 기술사업화연구센터는 자체 개발한 사업화 특화 AI(인공지능) '아폴로'를 활용해 카이스트(KAIST·한국과학기술원) 김신현 교수와 김상현 교수의 연구 성과를 분석하고 이 같은 결과를 도출했다고 13일 밝혔다. 두 교수는 오는 29일 서울 코엑스B홀에서 열리는 '2026 K-프리미어 딥테크 페스타(참가신청 클릭)'에서 해당 기술을 직접 소개한다.

김신현 교수팀이 개발한 기술은 색소, 염료 대신 빛의 반사·간섭을 이용해 색을 만드는 방식이다. 투명한 소재에 미세한 반구 형태의 구조를 만들고, 빛이 이 곡면에서 반사되며 서로 간섭하도록 해 다양한 색을 구현하는 원리다. 화학 색소를 사용하지 않아 색이 바래는 문제를 줄일 수 있고, 미세 구조를 정교하게 배열해 선명한 다색 그래픽도 만들 수 있다.

아폴로는 이 기술이 기존 구조색의 한계를 넘어섰다는 점에 주목했다. 아폴로 기술 분석보고서에 따르면 기존에는 다양한 색을 구현하면서 넓은 면적에 균일하게 적용하기가 어렵고 제작 공정도 복잡했다. 반면 이번 기술은 크기와 곡률이 서로 다른 미세 반구를 한 번의 열처리 공정으로 만들 수 있어 제작 과정을 단순화하고 대면적 생산 가능성도 높였다.

아폴로가 꼽은 국내 목표 시장은 광학필름이다. 국내 LCD용 광학필름 시장은 2024년 기준 약 14억 달러(약 1조9000억원) 규모다. 아폴로는 이 기술이 기존 광학필름뿐 아니라 위조를 막는 보안필름, 정품 여부를 확인하는 인증 라벨, 고급 제품에 쓰이는 장식필름 등으로 활용 범위를 넓힐 수 있다고 분석했다.

해외에서는 제품 포장에 위조하기 어려운 시각적 표식을 넣어 정품 여부를 확인하는 위조방지 패키징 시장을 유망 사업화 분야로 제시했다. 이 시장은 올해 2277억달러(305조원)에서 2031년 3167억달러(423조원)로 성장할 전망이다.

잠재 수요기업으로는 미세한 반구 모양을 필름에 찍어내는 금형과 필름 복제 기술을 보유한 '미래나노텍(6,870원 ▲30 +0.44%)', 미세 렌즈를 배열한 패턴 기술을 개발한 '세경하이테크(3,725원 ▼105 -2.74%)' 등이 꼽혔다. 보는 각도에 따라 숨겨진 이미지가 나타나는 보안카드를 만들 수 있는 '우리옵토', 제품의 정품 여부를 확인하는 인증 라벨을 제작하는 '네모인사이트'도 후보로 제시됐다. 해외에서는 스위스 '알프비전', 미국 '오센틱스', 오스트리아 '휴크폴리엔' 등 광학 보안 분야 기업들이 협력 후보로 거론됐다.

김상현 교수팀의 기술은 AI 반도체에 전기를 공급하는 경로를 짧게 만들어 전력 손실을 줄이는 방식이다. 기술의 핵심은 전압을 낮춰 공급하는 질화갈륨(GaN) 전력소자를 반도체 칩 아래에 3차원 구조로 쌓는 것이다.

AI 반도체는 많은 전력을 소비하기 때문에 필요한 전압으로 바꿔 전기를 공급하는 과정에서도 손실과 열이 발생한다. 기존에 전압을 변환하는 장치와 칩 사이의 전력 이동 경로가 길어질수록 손실이 커진다.

김 교수팀의 기술을 분석한 아폴로는 보고서에서 '전력소자를 칩 가까이에 배치해 전기가 이동하는 거리를 줄이고 전압 강하와 전력 손실을 낮추는 데 초점을 맞췄을 뿐 아니라 열을 주변으로 퍼뜨리는 열확산층을 활용, 발열을 줄이는 것도 특징'이라고 평가했다.

아폴로는 국내 목표 시장으로 반도체 첨단 패키징을 꼽았다. 첨단 패키징은 반도체 칩과 여러 부품을 효율적으로 연결하고 쌓아 성능과 전력 효율을 높이는 기술이다. 아폴로는 국내 관련 시장이 지난해 약 14억4000만달러(2조원)에서 2033년 약 23억5000만달러(3조1405억원)로 연평균 6.4% 성장할 것으로 전망했다.

해외에서는 전력관리반도체(PMIC) 시장을 주요 사업화 대상으로 제시했다. 전력관리반도체는 전자기기에 필요한 전압·전류를 조절해 안정적으로 전력을 공급하는 반도체다.

잠재 수요기업으로는 반도체 칩을 정밀하게 접합하는 장비 기술을 보유한 '우신기연', 질화갈륨 전력소자를 칩 위에 직접 붙이는 기술을 시험하기에 적합한 '베스트본', 반도체를 3차원으로 쌓는 장비를 개발 중인 '제너셈(9,890원 ▲190 +1.96%)' 등이 꼽혔다. 전력소자에서 발생하는 열을 효과적으로 식히는 설계 기술을 갖춘 '파워마스터반도체'와 전력의 흐름을 조절하는 스위칭 소자를 만드는 '넥스젠파워'도 협력 후보로 제시됐다.

반도체 조립·패키징 전문기업 '앰코테크놀로지코리아'와 반도체 제조기업 DB하이텍(126,500원 ▼5,200 -3.95%), 반도체 장비기업 한미반도체(229,000원 ▼19,500 -7.85%) 등도 공동 개발 후보로 거론됐다.

해외에서는 미국의 전력반도체 기업 EPC, 페릭, 알파앤드오메가 등이 잠재 협력사로 꼽혔다. 아폴로는 이들 기업의 접합·적층·전력반도체 기술과 결합하면 AI와 고성능컴퓨팅(HPC) 반도체에 필요한 전력을 칩 가까이에서 효율적으로 공급하는 기술로 발전시킬 수 있다고 전망했다.

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