그래핀 상용화 진입, CVD 장비 양산 본격화

“연구개발(R&D) 단계에 머물러왔던 그래핀(Graphene)이 이제는 기업에서 상용화 제품에 적용하기 위해 적극 노력하고 있는 단계로 접어들고 있습니다. 그래핀은 기존 소재를 대체하는 ‘꿈의 신소재’가 아닌 그래핀만의 특성을 발휘할 수 있는 어플리케이션을 찾아야 하며 제품 양산을 대비한 장비 업그레이드가 요구되고 있습니다.”

지난 2014년 영국에 설립된 planarTECH는 고품질·고순도의 그래핀을 대면적으로 생산할 수 있는 화학기상증착(CVD) 장비를 생산하고 컨설팅을 제공하는 그래핀 솔루션 기업이다. 회사를 설립한 패트릭 프란츠(J.Patrick Frantz) 대표는 지난 1월29일 일본 도쿄 빅사이트에서 열린 나노테크 2020에서 본지와의 인터뷰를 통해 그래핀 상용화 시대를 대비해 투자유치에 적극 나서고 있다고 밝혔다.

그래핀은 탄소 원자로 이루어진 아주 얇은 막으로 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 강철보다 200배 이상 강한 탄성을 가지고 있어 ‘꿈의 신소재’로 불린다. 탄소나노튜브(CNT)가 구조 자체를 변형하기 어려운 것과 달리, 그래핀은 손쉽게 구조·형태를 변형할 수 있기 때문에 차세대 디스플레이, 웨어러블 디바이스, 전도성 잉크, 초경량 자동차 외장재 등 다양한 분야에서 사용될 것으로 기대되고 있다.

그러나 그래핀은 2004년 처음 발명된 이래 2010년 연구개발 성과를 인정받아 노벨물리학상을 수상했을 정도로 개발 역사가 짧고 킬러 어플리케이션이 없어서 소량생산으로 가격이 비싸 상용화가 더딘 상황이다.

이에 planarTECH는 고품질의 그래핀 필름을 대량생산할 수 있는 CVD 장비를 개발했다. 이 방법은 메탄과 같은 탄소원을 이용해 그래핀을 기판 위에 직접 성장시키는 방식으로, 이 그래핀은 원하는 표적기판에 전사(transfer)할 수 있어 센서, 터치스크린 등 첨단산업에서 널리 활용되고 있다.

planarTECH의 CVD 장비는 그래핀 관련 세계 최고 연구기관인 영국 맨체스터대학 그래핀기술혁신센터(GEIC)를 비롯해 싱가폴 NUS 대학 등 세계 65개 산학연에 판매됐다.

英·싱가폴 등 산학연 장비 65대 납품, 투자유치 통한 사업 확장

新 어플리케이션 발굴이 관건, 기업에서 그래핀 적용 확대 긍정적

▲ planarTECH는 고품질·고순도의 그래핀을 대면적으로 생산할 수 있는 화학기상증착(CVD) 장비를 전세계에 공급하고 있다.

planarTECH의 CVD 장비는 10개 기업에 구축됐는데 서로 다른 어플리케이션에 적용되고 있다. 일례로 프랑스의 한 업체는 상처를 보호하는 밴드에 그래핀을 적용했는데 상처치료가 빨라지는 효과를 거뒀다.

패트릭 프란츠 대표는 “이는 CVD 방식으로 생산한 그래핀만이 가능한 솔루션인데 이 업체를 만나기전엔 생각하지도 못했던 응용 어플리케이션 이었다”며 “이는 그래핀이 제품에 널리 활용되려면 기존 소재를 대체하는 것이 아닌 플렉서블 디스플레이와 같이 그래핀의 특성이 잘 발휘될 수 있는 신제품을 수요기업과의 협력을 통해 찾아야 한다는 것과 범용제품시장을 겨냥하기 위해선 가격을 낮춰야 한다는 교훈을 주었다”고 밝혔다.

그는 회사 창업 당시만해도 기업들이 그래핀을 R&D에 중점을 두고 문의하고 접근했다면 이제는 제품 상용화로 접근하는 전환시기를 맞이했다고 진단했다. 최근 한국을 포함해 세계 각국의 투자자들이 그래핀에 주목하고 투자하는 이유도 그래핀의 잠재적 가치를 인정하고 있는 것이라고 강조했다.

CVD 방식으로 만든 그래핀 적용 확대를 위해선 전사(transfer) 과정에서 발생하는 결함에 따른 전기적 특성 저하나 강한 산 용액 처리 과정으로부터 환경오염 및 그래핀의 표면 오염 등 문제를 해결해야 한다. 또한 높은 생산가격의 하락도 필수다.

이를 위해 planarTECH는 영국의 지분투자형 크라우드펀딩 플랫폼(https://planartech.seedrs.com)을 통해 투자유치를 추진 중이다. 자금이 확보되면 고품질 그래핀을 보다 낮은 가격에 양산할 수 있는 CVD 그래핀 장비 상용화에 박차를 가해 그래핀산업 활성화에 기여한다는 계획이다.

패트릭 프란츠 대표는 “그래핀에 대한 장밋빛 전망으로 그간 연구실 수준의 많은 그래핀 업체가 있었지만 상용화라는 벽에 부딪치며 다수가 정리되는 시기가 왔다”며 “투자 유치를 통해 세계적인 그래핀 솔루션 기업으로 도약하는 발판을 마련할 것이며 함께 성장할 한국 제조기업들의 관심과 협력을 당부드린다”고 밝혔다.