[정의]

강원도 철원군이 ‘제4의 물질’로 불리는 플라즈마를 활용하여 지역혁신 주체 간 연계와 협력을 통하여 육성하고 있는 산업.

[개설]

플라즈마(Plasma) 산업은 철원군을 중심으로 구축된 강원도의 지역 전략산업 중 하나로 철원군은 지식기반산업 육성을 위하여 2005년부터 지역 특화사업으로 추진하고 있다. 철원군은 플라즈마 산업 활성화와 플라즈마 신기술 개발 및 기업 육성을 위하여 2005년 철원플라즈마산업기술연구원을 설립하였고, 플라즈마 원천기술을 이용한 선진 농업, 바이오 분야, 전자, 디스플레이 등 첨단산업을 육성하기 위하여 철원군 근남면 사곡리 일원에 2020년 완공을 목표로 플라즈마일반산업단지를 조성 중이다.

[첨단 미래산업의 원천기술: 플라즈마]

새로운 산업기술을 선도하는 물질로 꼽히는 플라즈마는 고부가가치 창출을 위한 필요 자원으로 떠오르며 농업, 산업, 환경 등 다양한 산업 분야에서 응용 기술이 적용되고 있다.

플라즈마는 초고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체 상태를 말한다. 대부분의 물질들은 기체, 액체, 고체의 상태로 존재한다. 일반적으로 고체에 열을 가하면 액체가 되고 액체에 열을 가하면 기체가 된다. 기체에 높은 에너지를 가하면 분자는 원자핵과 전자가 분리되어 ‘제4의 물질’인 플라즈마 상태가 된다. 쉽고 간단하게 말하면 플라즈마는 전기를 띠는 기체이다. 자연 상태로 존재하는 대표적인 플라즈마로는 번개나 극지방의 오로라를 들 수 있다.

플라즈마가 생성될 때 나오는 빛이나 이온, 전자, 열 등을 이용하는 산업을 통칭하여 플라즈마 산업이라고 한다. 플라즈마 기술이 핵심인 산업에는 반도체산업, 의료기기산업, 조명 산업, 디스플레이산업, 전자부품 및 소재 산업, 전자빔 응용 산업 등이 있다. 플라즈마 기술은 첨단기술의 원천기술로 다양한 미래 첨단산업에 적용이 가능하다. 선진 농업 및 바이오에서의 청정 멸균 기술, 고기능 농기계 부품, 생체재료 표면처리에 응용할 수 있다.

또한 전자 및 디스플레이 분야에서 EMI[Electro Magnetic Interference, 전자파 장해] 차폐 부품과 유기발광다이오드[OLED]에 적용할 수 있다. 자동차 및 정밀기계 분야에서는 베어링 등의 엔진 부품, 무윤활 베어링, 플라스틱 코팅 부품 개발에 적용 가능하며 환경 및 에너지 분야에서는 폐기물처리 장비 및 공정, 고출력 플라즈마 장비 및 공정 기술 등에 적용 가능하다. 우주개발 및 의료 분야에서는 위성 추진 시스템과 우주 환경 관련 실험, 생체재료 및 멸균, 신약 개발에 응용할 수 있다.

해외에서는 플라즈마 기술을 기존 부품의 고급화와 첨단소재 개발을 위하여 필요한 원천기술로 인식하고 미국, 유럽, 일본 등에서는 1950년대부터 지속적으로 기술개발에 투자하여 왔다. 미국은 나사(NASA)가 주도하여 1960년대 우주개발 관련 프로젝트로 플라즈마 기술개발을 시작하였고, 일본은 나고야대학에서 나고야시에 플라즈마기술산업응용센터를 설립하였다. 또한 캐나다에서는 TENKA사가 플라즈마 장비 개발을 통하여 세계시장을 선도하였고 나노소재 상품화의 고급 기술을 보유하고 있다.

우리나라의 플라즈마 기술 연구는 1, 2차 오일쇼크의 여파로 플라즈마 핵융합이 신에너지로 각광받으면서 본격적으로 산업육성을 위한 연구개발이 시작되었다. 지역 차원에서는 강원도가 플라즈마 산업을 전략산업으로 최초로 도입하여 철원군의 지역 특화산업으로 육성 중이다.

[강원도 철원군, 플라즈마 산업의 첫걸음을 내딛다]

철원군은 어떻게 국내 플라즈마 산업의 핵심 기지가 되었을까?

플라즈마 산업기반이 전무하던 철원군에 2001년 12월 3일 정기형 서울대학교 명예교수가 주도하는 한국가속기및플라즈마연구협회[KAPRA] 물리기술연구소를 유치하며 시작되었다. 그 후 2002년 1월 KAPRA와 철원군이 ‘21세기 지식산업육성 발전사업’과 관련한 협약을 체결하면서 철원 지역에 플라즈마 산업이 뿌리내리는 계기를 마련하였다. 다음 해인 2003년 11월에는 성균관대학교의 ‘플라즈마 응용표면기술연구센터’가 철원군과 ‘플라즈마 산업기술연구소 및 플라즈마 교육전시관 설립 운영협약’을 체결하면서 철원군의 플라즈마 산업 육성이 본격화되었다. 이에 따라 2004년 7월부터 철원군의 친환경 플라즈마 산업이 제1차 ‘지역혁신 발전 5개년 계획’에 반영되어 공식적인 산업발전의 계획을 수립하였다.

또한 2004년 산업자원부[현 산업통상자원부]의 ‘지역혁신 특성화 시범 사업’으로 ‘전자빔을 이용한 농·수·축·임산물 고품위보존사업’에 선정되어, 2004년 9월부터 2007년 6월까지 3년간 총 사업비 56억 1300만 원을 지원받았다. 전자빔 사업은 철원군에서 생산된 농산물을 전자빔을 이용하여 포장 상태에서 멸균 및 멸충 처리를 하는 것이다. 이 과정을 통하여 생산된 농산물의 부가가치를 높여 수출함으로써 부가가치와 경쟁력을 높일 수 있다. 주요 사업 내용은 산·학·연·관 네트워킹 및 협력체계 구축, 산업용 전자빔 조사 장비의 보강, 전자빔 조사 및 이용 교육·훈련, 참여 기업의 전자빔 이용 확대와 마케팅 등이다.

[강원도 철원군, 철원플라즈마산업기술연구원 개원을 통하여 플라즈마 산업 육성에 날개를 달다]

FTA에 따른 농산물시장 개방화는 철원군의 주요 소득원이었던 농산물과 농업 경쟁력을 약화시켰다. 이를 극복하기 위하여 철원군은 전통적인 농촌 지역이자 접경지역인 군내에 최첨단 연구소를 유치하여 지역산업의 고부가가치 창출 및 구조 개선을 목표로 삼고, 환경친화적 신산업인 플라즈마 산업의 메카로 발돋움하기 위하여 철원플라즈마산업기술연구원 설립을 추진하였다. 과학기술부[현 과학기술정보통신부]의 ‘지자체연구소 육성사업’에 선정되면서 2005년 철원플라즈마산업기술연구원이 설립되었고 이후 2006년 8월 강원테크노파크 플라즈마 국제교류협력센터가 개소하였다. 2007년 1월에는 강원대학교와 KAPRA 물리기술연구소가 교류 협정을 체결하면서 지역 차원의 다양한 기술혁신 주체 간의 협력을 통한 플라즈마 산업육성의 기반을 마련하였다.

철원플라즈마산업기술연구원은 플라즈마 기술로 나노소재 생산을 위한 핵심 연구 인프라를 확보하고 있으며 친환경적이고 경제성 있는 나노소재를 생산할 수 있는 세계적인 수준에 근접하여 있다. 이에 따라 접경지역이라는 특수성, 낙후된 산업 인프라로 기업 유치가 불가능하다고 여겨져 왔던 철원군이 첨단기업의 집적지로 도약할 수 있는 계기가 마련되었으며 최첨단 과학기술을 선도하는 정보·기술교류의 거점도시로 거듭나고 있다.

[철원 플라즈마산업 육성을 위하여 전진하다]

철원군의 플라즈마 산업은 크게 4가지 분야의 육성을 목표로 삼고 있다. 첫째는 선진 농업 및 바이오 분야, 둘째는 전자 및 디스플레이 분야, 셋째는 자동차 및 정밀기계 분야, 넷째는 환경 및 에너지 분야이다. 또한 1단계와 2단계로 분류하여 육성 전략을 수립하였다. 1단계는 연구소를 중심으로 한 기술개발과 벤처기업 창업 육성으로 중소기업 연구소를 유치하여 각 연구소가 고부가가치 신제품을 개발하는 데 초점을 두었다. 또한 장기적인 사업 전환이 이루어질 수 있도록 기술력을 갖춘 기업을 유치하는 등의 공동 산업화 추진 및 핵심 기술 분야의 전략적인 산학 협력 컨소시엄을 구성을 목표로 삼았다. 이러한 성과로 선택과 집중을 통한 산업화 성공 사업 추진을 실현하여 대외적인 철원군 플라즈마 산업에 대한 홍보와 국가 산업 연계를 꾀하였다.

2단계 육성 전략은 대기업과의 협력을 위하여 기술 및 연구개발 시설 인프라를 고도화시키고, 국제적인 마케팅이 가능한 신제품 개발이다. 또한 국내를 뛰어넘어 아시아 시장 진출을 목표로 해외 기업을 유치하고, 연구단지와 산업단지를 조성하여 산업체를 30곳 이상 유치하고자 하였다. 이에 따라 2010년 3월 19일 지정된 플라즈마일반산업단지를 철원군 근남면 사곡리 1370번지 일원에 32만㎡ 규모의 산업단지로서 2020년 완공 예정으로 조성 중이다.

철원군의 플라즈마 산업 관련 지역혁신 자원으로는 2020년 현재 철원플라즈마산업기술연구원, KAPRA 물리기술연구소, 전자빔 이용 센터가 있다. 철원군에 본사나 생산공장을 두고 있는 주요 기업으로는 주식회사 나노게이트, 주식회사 올릭스, 주식회사 인포비온, 자연과학산업 주식회사, 주식회사 지엘비젼, 주식회사 아모그린텍, 주식회사 창성, 주식회사 엘엠에스, 주식회사 지엔티엔에스, 주식회사 지엘머티리얼즈, 주식회사 코아텍, 주식회사 케이엠헬스케어 등을 꼽을 수 있다.

2014년 철원군으로 본사를 이전한 지엘비젼은 2018년 6월 전국 350여 개 기업이 참여한 ‘국제 LED＆OLED 엑스포’에서 우수 기업으로 평가받아 대통령상을 수상하였다. 지엘비젼은 나노미터 크기의 초미세 반도체 입자를 활용하여 LED보다 더 넓은 영역의 다양한 빛이 나오는 ‘퀀텀닷(Quantum Dot)[양자점]’을 활용한 조명을 개발하는 업체이다. 퀀텀닷 소재는 용액을 필름으로 만드는 과정에서 빛의 효율성을 유지하는 것이 매우 어려운데 지엘비젼은 이를 해결할 수 있는 핵심 기술인 ‘퀀텀닷 분말 안정화 기술’을 개발하여 상용화 기술을 확보하면서 세계 기술을 선도하고 있으며 철원군의 플라즈마 산업육성의 핵심 주체가 되고 있다.

2019년 5월에는 산업통상자원부로부터 ‘스마트특성화 기반구축사업’에 선정되어 2020년부터 2023년까지 ‘나노소재 기반연계 플랫폼 사업’을 수행하게 되었다. 3년간 국비 60억 원이 투입될 예정인 본 사업은 철원플라즈마산업기술연구원과 지엘비젼이 공동 개발한 퀀텀닷 원천기술을 기반으로 하여 식물 생장 신조명과 스마트팜의 첨단농업 기술, 바이오센서 기술, 퀀텀닷을 활용한 디스플레이 제조 등 나노소재 산업 육성 고도화를 위하여 지원하는 사업이다. 이 사업은 강원도농업기술원, 한림대학교, 서울대학교 시스템면역의학연구소 등이 컨소시엄을 구성하여 추진된다. 이러한 사업 성과는 철원군의 지역혁신 주체 간 연합과 협력을 통하여 가능하였다.

[첨단 미래를 선도하는 철원의 플라즈마 산업]

철원군의 플라즈마 산업육성을 선도하는 철원플라즈마산업기술연구원은 산업통상자원부, 환경부, 농림축산식품부, 중소벤처기업부 등의 다양한 정부 정책사업을 수행하고 있다. 주요 사업은 산업통상자원부의 ‘그래핀 소재·부품기술개발사업’과 ‘산업핵심기술개발사업’, 환경부의 ‘글로벌탑환경기술개발사업’, 농림축산식품부의 ‘고부가가치식품기술개발사업’·‘수출전략기술개발사업’· ‘첨단생산기술개발사업’, 중소벤처기업부의 ‘중소기업 기술혁신개발사업’·‘중소기업 융복합기술개발사업’·‘수출기업기술개발사업’ 등이다.

철원플라즈마산업기술연구원은 2019년 6월 ‘국제 LED＆OLED 엑스포’ 정부 포상에서 광융합 산업 발전 최우수 기관에 선정되어 산업통상자원부 장관 표창을 수상하였다. 철원플라즈마산업기술연구원은 철원군만의 특화된 플라즈마 산업기술을 확보하여 기술이전을 통한 기업 유치, 퀸텀닷 식물 생장 조명 신기술 개발, 퀸텀닷 소재를 활용한 광융합 기술 발전, 지역산업 발전과 광융합 산업 발전에 기여한 성과를 인정받았다.

철원군은 플라즈마 산업을 육성함으로써 역동적인 발전 기반을 구축하여 세계적인 플라즈마 혁신클러스터 육성을 목표로 두고 있다. 또한 농업 기반의 지역 소득원에서 벗어나 자립적인 재정 능력을 확보하고 지역 자립 기반 조성을 위하여 플라즈마 산업을 육성하고 있다. 강원도뿐 아니라 전라북도 등 다수의 지역이 플라즈마 산업을 육성 중에 있다. 철원군은 최초로 플라즈마 산업을 지역산업에 도입하여 육성하고 있지만 플라즈마 산업을 선도하기 위하여서는 보완할 점도 있다. 강원연구원에서는 철원군의 플라즈마 산업육성을 위하여 조직적인 기업 및 기관 관리, 전문인력양성 및 연구 기반 조성과 지원책을 보강하여 플라즈마 산업의 중심지이자 메카로 철원군이 자리 잡을 수 있는 방안을 제시하기도 하였다.