국내 공공연구기관과 중소기업이 한국산 흑연을 활용해, 국산 기술로 '꿈의 신소재'로 불리는 그래핀을 세계 최초로 대량 생산한다.
그래핀은 휘는(플렉시블) 디스플레이 개발과 전기차의 이차전지 내 도전재, 전극 등에 사용되는 신소재로, 계획대로 연내 대량생산이 이뤄진다면 우리나라가 산업용 그래핀 시장의 주도권을 확보하는데 결정적인 역할을 하게 될 것으로 예상.
한국화학연구원은 이제욱 화학공정연구본부 박사의 연구팀이 '차세대 전기화학 박리공정'을 개발하고 이 공정을 적용한 멀티 전극 시스템을 제작해 ㈜엘브스지켐텍에 기술 이전했다고 한다.
그래핀, 연내 대량생산
연구팀이 개발한 멀티 전극 시스템은 전해질 용액 수조에 '금속 전극-흑연 전극-금속 전극'을 샌드위치처럼 배치한 묶음을 여러 개 담가놓은 장치다.
이 장치는 흑연 전극에 전기를 흘려보내 그래핀을 아주 얇은 층으로 벗겨낼 수 있다.
이렇게 벗겨진 그래핀은 장치 하단의 필터를 통해 용액과 분리돼 가루 형태로 추출 장치는 1시간 이내에 고품질의 그래핀을 생산할 수 있다.
이는 세계에서 가장 빠른 수준이다.
그래핀 1g당 가격도 1000원으로 비교적 저렴.
이 시스템을 통해 그래핀은 대량생산이 가능하다.
연구팀 이 기술을 엘브스지켐텍에 기술 이전했다.
이 회사의 모회사인 엘브스흑연㈜은 국내 흑연광산의 채굴권을 확보하고, 올해부터 본격적인 흑연 채굴한다.
지금까지 중국 수입에 의존하던 고품질의 흑연을 저렴한 가격으로 엘브스지켐텍에 대량 공급한다.
2024년 전세계 2400억 달러 시장 공략 "화학적 합성 공정의 경우, 강산 처리로 인해 그래핀의 강도, 열 전도성, 전기전도도 등의 품질이 급격히 떨어진다"라며 "나중에 환원처리를 하지만 100% 수준으로 품질이 회복되지 않는다"고 설명했다.
대량 생산되는 그래핀은 우선 디스플레이와 스마트폰 등 전자제품의 열을 방출하는 방열부품, 전기자동차의 이차전지에 들어가는 도전재와 전극 등에 적용할 예정이다.
한국산업평가관리원에 따르면, 현재 전 세계 그래핀 시장은 900억 달러로 추정.
2025년에는 2400억 달러로 3배 가까이 커질 것으로 예상.
박철용 ㈜엘브스지켐텍 박철용 대표는 "값싼 고품질의 그래핀을 대량으로 시장에 공급해 지난 10년 동안 열리지 않았던 그래핀 상용화의 문을 2021년까지 활짝 여는 게 목표"라고 말했다.
국일제지 (그래핀 관련주) 나노메딕스 (그래핀 관련주) 아이컴포넌트 (그래핀 관련주) 솔루에타 (그래핀 관련주) 성디에스 (그래핀 관련주) 쎄미시스코 (그래핀 관련주) 나노 (그래핀 관련주) 크리스탈신소재 (그래핀 관련주) 엑사이엔씨 (그래핀 관련주)주식시장에서 ‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀 관련주가 동반 폭등. 코스닥시장에서 국일제지(5,970 -1.16%)가 자회사에서 개발한 그래핀 기술이 구글로부터 관심을 받는다는 소식으로 열흘 만에 다섯 배 뛰면서 불이 붙었다. 국일제지가 투자위험종목으로 지정됨에 따라 거래가 정지된 지난 10일에는 대창(1,170 -1.27%), 상보(996 -0.40%), 엘엠에스(9,610 -7.60%), 대유에이피(6,560 -0.61%), 휘닉스소재(536 +0.19%), 오리엔탈정공(870 +2.35%) 등 그래핀 테마주 6개 종목이 동반 상한가를 기록하기도 했다. 이같이 ‘묻지마 투자’ 조짐이 일자 학계에서는 기술 공개 검증을 요구하는 목소리가 나오고 있다. 그래핀 기술에 대한 시장 오해가 커질 것으로 우려하기 때문이다. 흑연을 원료로 하는 그래핀은 구부러져도 강도나 특성이 변하지 않고 전류 전달 속도가 빨라 ‘플렉시블 디스플레이’ 등에 폭넓게 쓰일 수 있다.
그래핀 테마주 폭등…국일제지發 '진실게임'
그래핀 학계 “기술 검증하자” 제안
12일 관련 업계에 따르면 홍병희 서울대 화학부 교수는 국일제지 측에 그래핀 기술 공개 검증을 요구했다. 홍 교수는 국내 그래핀 학계의 선구자로 꼽히는 인물로 2012년 서울대 창업 벤처기업인 그래핀스퀘어를 설립하기도 했다. 그래핀스퀘어는 그래핀 대량생산장비 공급을 목표로 폭 40㎝, 길이 100m 평면 그래핀 생산기술을 갖고 있다.
국일제지는 지난 1월 기업설명회(IR)에서 자회사 국일그래핀 기술을 그래핀스퀘어 기술 등 기존 기술과 비교해 설명했다. 당시 △기존 기술 공정(전사공정) 없는 방식으로 무결점 그래핀 완성 △간편하고 축소된 제조공정으로 낮은 제조원가 △대면적 그래핀 상용화 가능 등을 차별화된 강점이라고 소개했다.
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홍 교수는 국일제지 측 IR이 사실을 호도하고 있다고 반박하고 있다. 그는 “국일제지의 그래핀 기술은 연속적인 그래핀 필름이 아니라 20마이크로미터(㎛) 크기 점으로 이뤄진 기술”이라며 “대면적 그래핀이 아니라 오히려 초소형 그래핀이고 실질적인 응용이 불가능하다”고 지적했다. 이어 “국일제지 측이 양산 근거로 내놓은 롤투롤(roll-to-roll) 화학기상증착(CVD) 설비도 금속을 증착하는 장비지, 그래핀 합성장치가 아니다”고 덧붙였다. 홍 교수는 “학계가 참여하는 공개 기술 검증이 필요하다”고 강조했다. “국일제지 자료엔 기술적인 수준을 판단할 데이터나 근거가 안 보인다”며 “무결함 그래핀이라는 건 지나친 과장 광고”라고 말했다. 그러면서 “논문에 나온 원천 기술을 상용화하려면 상당한 기술적 진보가 필요하고 시간도 오래 걸린다”고 했다.
국일제지 스톡옵션 700% ‘대박’
국일제지가 100% 자회사 국일그래핀을 설립(자본금 5억원)한 건 지난해 11월이다.
국일그래핀 기술은 윤순길 충남대 재료공학과 교수의 논문에 근거를 두고 있다. 윤 교수는 전사과정 없이 대면적 그래핀을 저온(약 150도)에서 만들어냈다며 특허를 받았고, 이를 국일그래핀에 기술이전했다. 홍 교수는 지난 8일 윤 교수에게 이메일을 보내 국일제지의 기술 홍보 문제를 지적했다고 전했다. 이에 대해 윤 교수는 “국일그래핀 대표가 홍보를 한다며 기존 그래핀과 비교해달라고 해서 전사공정(그래핀 공정)이 필요 없다는 내용을 만들어 준 것”이라며 “회사 대표가 어떤 내용을 갖고 어떻게 진행했는지는 잘 모르고 회사에서 이뤄지는 일에는 전혀 관심이 없다”고 답한 것으로 전해졌다.
국일제지 주가는 지난달 23일부터 급등하기 시작했다.