▲ 변재종 나노플렉서스(Nanoplexus) 대표

차세대 신소재인 맥신(MXene)을 양산 중인 영국의 2D 재료 전문기업 나노플렉서스(Nanoplexus)가 이르면 내년 한국 내에 맥신 생산공장과 R&D 센터를 구축한다. 맥신이 연구실을 벗어나 국방·배터리·바이오메디컬·EMI 차폐 등 산업계에서 수요가 늘어난데 따른 것으로 아시아 시장을 전담하는 허브로 키운다는 계획이다.

한국, 일본 등 수요기업과의 비즈니스 상담을 위해 최근 한국을 방문한 변재종 나노플렉서스대표는 지난 20일 본지와의 인터뷰를 통해 한국과 영국에서 맥신 신·증설을 추진할 계획임을 밝혔다.

지난 2019년 맨체스터대학교의 스핀아웃 기업으로 설립된 나노플렉서스가 한국에서 맥신을 생산하기로 결정한 이유는 맥신이 산업계에 본격적으로 적용되기 시작했기 때문이다.

2011년 미국 드렉셀대 유리 고고치가 합성한 2차원 무기화합물인 맥신은 그래핀(Graphene)과 함께 대표적인 ‘꿈의 신소재’로 주목받고 있다.

맥신은 전이금속에 탄소 또는 질소가 결합(전이금속 카바이드, 나이트라이드, 카보나이트라이드)한 얇은 판 모양의 2차원(2D) 결정구조 나노소재로 무수히 많은 표면 작용기를 가지고 있어서 우수한 용매 분산성을 내재하고 있으며, 금속 성질을 가지면서 친수성을 띄는 특이한 물질이다.

금속 이외의 소재 중 가장 높은 전기전도도를 가지고 전자파 차폐 및 흡수가 가능하면서 물이나 용매에 잘 섞이기 때문에 맥신을 코팅하는 것만으로도 특성이 발현돼 배터리·슈퍼캐퍼시터 전극 및 센서, 발광다이오드 디스플레이 등 다양한 첨단산업 분야로의 응용이 기대되고 있다.

일례로 맥신 표면에서 전이금속 원자의 산화 환원활동은 배터리 및 슈퍼커패시터에 전기화학적 에너지저장은 물론 전기촉매를 가능하게 해 매우 빠른 속도로 에너지를 저장하고 전달할 수 있어 전기차가 더 빠르고 더 멀리 이동할 수 있게 된다.

변재종 대표는 “3년전만 해도 맥신 수요처가 대부분 대학과 연구소였지만 이제는 90%가 산업계로 바뀌었다”며 “이는 유럽에서 코로나 팬데믹 기간 중 진단 센서에 맥신을 적용한데 이어 국방 분야에서도 맥신 등 신소재에 대한 관심이 늘어난데 따른 것”이라고 분석했다.

특히 세계 제조업을 이끄는 한·중·일 아시아 시장에서는 배터리, 슈퍼캐퍼시터 등 에너지저장 솔루션에 맥신을 적용하기 위한 연구가 활발하다. 현재 배터리 업계의 이슈인 고용량화와 저가격화를 위해 실리콘 음극 전극, 황 양극 전극 등 차세대 배터리 기술개발이 추진되고 있으나 에너지 밀도와 수명 문제로 상용화의 걸림돌이 되고 있다.

이를 타개하기 위한 신소재로 맥신이 주목받고 있는데 국내 한국교통대 환경에너지연구실의 이승준, 인인식 교수 연구진은 나노플렉서스의 맥신을 활용한 표면개질 맥신 페이스트를 가지고 LFP(리튬인산철) 배터리 양극재 및 실리콘 음극재용 도전재에 적용해 에너지 밀도를 높인 연구결과를 논문(Journal of Membrane Science)으로 발표하기도 했다.

배터리 시장은 규모가 크지만 안전 문제 이슈로 신소재 적용이 까다롭기 때문에 맥신이 본격 적용되려면 시간이 필요하다. 변재종 대표는 맥신이 가장 빠르게 적용될 것으로 기대하는 수요처로 국방과 EMI(전자파) 차폐를 주목하고 있다. 국방 분야는 국제 정세 불안과 전장의 변화에 맞춰 무기 체계와 장비가 새롭게 재편되면서 신소재를 가장 적극적으로 테스트하고 있다.

또한 전기차를 시작으로 자율주행차 등 자동차의 전장화가 확대되면서 칩 간 전자파 간섭을 막기 위한 EMI 차폐 시장도 확대되고 있다. 이 시장은 2D 나노소재인 그래핀을 가지고 연구가 많이 진행됐고 후속 신소재로 맥신을 활용한 연구가 확대될 것으로 전망되고 있다.

변재종 대표가 한국을 아시아 생산기지 및 R&D 허브로 점찍은 이유는 한국이 관련 양산기술이 가장 뛰어나고 신소재 적용에 대해 개방적인 자세를 가지고 있는 것이 컸다.

나노플렉서스는 이르면 내년 한국에 생산공장을 건설하고 R&D 센터 구축을 추진할 계획이며 이를 위해 국내에 한국 법인을 설립하고 전문 인력도 새로 고용할 예정이다. 또한 연간 1톤의 맥신을 생산 중인 영국에서도 증설을 추진할 예정이다.

변재종 대표는 “제조업계에서 공급망 안정화가 중요한 이슈가 되고 있는 가운데 맥신을 한국에서 직접 공급하게 돼 첨단산업의 경쟁력 강화에 기여할 수 있을 것”이라며 “맥신 시장 확대를 위해 국내 수요기업과 파트너십 체결, 합작회사 설립 등 다양한 협력이 이뤄지기를 기대한다”고 밝혔다.

한편 기타 사항은 이메일(info@nanoplexus.co.uk)로 문의하면 된다.

▲ 나노플렉서스(Nanoplexus)가 생산하는 맥신 플레이크와 응용제품