일본 도요타자동차의 하이브리드 자동차모델인 ‘프리우스’ 모델은 탄화규소(SiC) 전력반도체를 적용하며 차량의 전력손실을 80% 줄이고 연비를 5% 이상 개선했다. 소재분야의 경쟁력이 제품경쟁력으로 직결된 사례다. 전기차, 하이브리드 자동차 등 전기·전자분야에서 에너지효율을 높이는 핵심소재인 탄화규소 전력반도체 기술이 국내에서도 꾸준하게 개발되고 있다.

특허청에 따르면, 전기차, 하이브리드 자동차의 에너지 효율을 개선할 수 있는 탄화규소(SiC) 단결정 성장방법에 관련된 출원 건수는 최근 10년간 총 117건이며, 2011년에 급격히 증가한 이후 완만한 성장세를 보이는 것으로 집계됐다.

지난 2006년 4건, 2007년 10건, 2008년 10건, 2009년 12건, 2010년 9건이 출원됐다. 2011년은 22건, 2012년 9건, 2013년 23건으로 두자릿수 이상 꾸준하게 출원되고 있다. 

탄화규소(SiC) 단결정 성장방법 출원동향을 살펴보면, 승화법 59.0%(69건), 고온기상증착법 7.7%(9건), 용액성장법 33.3%(39건)로 나타나고 있으며, 상업화 초기부터 광범위하게 사용되고 있는 승화법이 과반수 이상을 차지하고 있다. 

승화법은 높은 성장온도에 따른 탄화규소(SiC) 결정결함제어의 어려움으로 인해 정체추세에 있다. 용액성장법은 비교적 낮은 온도(2100℃이하)에서 결함이 현저히 감소된 고순도·고품질의 단결정을 제조할 수 있다는 장점 때문에 ‘13년부터 급격히 증가하고 있다.

국가별로는 한국(64건, 54.7%)과 일본(48건, 41.0%)이 지난 10년(2006~2015)간 주를 이루고 있다. 다출원 순위는 포스코그룹(21건), 도요타자동차(20건, 신닛테츠스미킨과 공동출원 8건 포함), 동의대학교(13건), SK이노베이션(8건) 등 순으로 조사됐다. 내국인 출원은 ‘초고순도 탄화규소(SiC) 소재사업단’의 1단계가 시작된 2010년 이후부터 증가하고 있으며, 이를 기점으로 누적건수는 외국인 출원을 넘어섰다.

반용병 특허청 정밀화학심사과장은 “초고순도 SiC 재료는 고난이도 기술을 요구하지만, 반도체 산업을 한 단계 성장시키기 위해서는 반드시 확보해야하는 원천소재기술”이라며 “향후 전기자동차/태양광용 에너지 소자 및 고순도 반도체 부품 분야로의 지속적인 시장선점을 위해서 차별화된 자체기술보유는 물론이고 지재권의 확보에도 관심을 가질 필요가 있다”고 밝혔다.