케이비엘러먼트, 국내 최초 '비산화 그래핀' 양산화 기술 개발

국내 스타트업 벤처기업인 ㈜케이비엘러먼트는 국내 최초로 '비산화 그래핀' 생산 라인 구축과 양산화 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.

사진제공=IBK창공(創工) 마포

지금까지 국내에서 생산되는 그래핀(Graphene)은 산화·환원 방식을 사용함으로써, 흑연과 강산을 사용한 급격한 화학반응으로 제조함에 따라 태생적으로 내부 결함(Defect)이 발생된다. 따라서 그래핀 본연의 강도, 열 전도성, 전기 전도도 등의 품질이 급격히 떨어지고 이후 환원 처리를 하더라도 100% 수준으로 품질이 회복되지 않는다.

반면에 '비산화 그래핀'은 Taylor Flow(유체 파동 에너지)의 원리를 이용해 흑연에서 그래핀 층간의 'Van der Vaals force'를 제거하고 그래핀을 한층씩 분리해 내는 제조 방식으로 내부 결함(Defect)이 없고 크기의 Uniformity(1um ± 10%)가 우수한, 매우 높은 품질(물성)을 가지는 장점이 있다. 그러나 제조 공정이 어렵다는 단점으로 인해 국내에서는 양산화를 시도하지 않고 있었다.

케이비엘러먼트는 2018년 가천대 바이오나노학과 김태영 교수팀으로부터 비산화 그래핀 제조와 관련된 원천 기술 2건을 이전 받았으며, 이후 7명의 핵심 연구원들과 19개월 간의 연구를 통해 고품질의 비산화 그래핀 양산화 기술 개발에 성공했고 국내 및 해외 특허 6건을 출원한 상태다.

케이비엘러먼트는 비산화 그래핀을 응용한 'ESD 방지 신소재'를 개발, 출시했으며 올해초부터 삼성디스플레이와 LG 디스플레이에 안정적으로 공급하고 있다.


한편 지난해 일본 수출 규제 이후 기업들의 핵심 소재 국산화가 본격화 되고 있는 가운데 5G통신 모바일 제품의 핵심 반도체 칩에 장착되는 '고효율 방열 소재'는 아직도 일본 'D社'가 독점하고 있다.

고효율 방열 소재란 반도체 칩에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 소재이며 이 물질이 제대로 역할할을 하지 못하는 경우 제품의 처리 속도가 저하되거나 정지되는 문제가 발생한다. 그렇기에 탄소 섬유를 기반으로 하는 일본 D社의 고효율 방열 소재가 대부분의 국내 시장을 점유했고 앞으로도 점차 의존도가 높아질 것으로 예상된다. 특히 일본 D社는 고효율 방열 소재 제조와 관련해 국내 특허를 다수 등록한 상태로 국산화에 어려움을 겪고 있다.

㈜케이비엘러먼트 최설화 선임연구원(좌)과 배지환 주임연구원(우)이 생산된 비산화 그래핀 그래핀을 소개하고 있다./사진제공=IBK창공(創工) 마포

케이비엘러먼트 관계자는 "자사는 비산화 그래핀을 응용한 기술을 통해 일본 D社의 특허에 저촉되지 않는 고효율 방열소재와 ESD 방지 신소재를 미국 기업 APPLE과 중국 HUAWEI 1차 협력 3개사들과 NDA 계약을 맺고 신제품을 개발 중에 있으며, 지난 5월 1차 평가를 통과해 현지에서 장기 신뢰성 평가를 진행하고 있다"고 전했다.

최종 평가 승인이 완료되면 국내 모바일 시장뿐 아니라 미국 APPLE과 중국 HUAWEI의 차세대 모바일 제품에도 적용될 예정이다.

케이비엘러먼트 관계자는 "그래핀 산업 신시장 조성의 핵심은 '시장 가격'"이라며 "현재 1g 당 10~50만원 수준인 고품질 그래핀(탄소 원자층이 1~2층 수준이며 결함이 극히 낮음)을 1g당 1만원 수준으로 낮추는 프로젝트를 2022년 목표로 두고 있다"고 전했다.

한편, ㈜케이비엘러먼트는 IBK기업은행이 운영하는 창업육성 플랫폼 IBK창공(創工) 마포 1기 육성기업으로 팁스 운영사이자 액셀러레이터 ㈜엔피프틴파트너스(대표 양동민·류선종·허제)의 액셀러레이팅을 받고 있다.