2010년부터 진공장비, 반도체 장비를 메인아이템으로 시작해 시대의 흐름, 패러다임의 변화에 대응하기 위해 2012년부터 그래핀까지 사업영역을 확대한 (주)참그래핀은 신소재 개발 사업에 공격적인 투자를 감행하면서 입지를 다져온 기업이다. 동사는 지난 7월 1일(수)부터 3일(금)까지 고양시 킨텍스(KINTEX)에서 개최된 나노코리아에서 독자적인 기술력으로 생산한 그래핀 필름을 선보이면서 많은 참관객들의 이목을 집중시켰다. 본지에서는 (주)참그래핀의 사업방향을 들어봤다.

 

나노코리아 2020에 참가한 (주)참그래핀 부스 전경

 

Roll to Roll CVD 장비로 영향력 제고

흑연의 한 층인 그래핀(Graphene)은 물리·화학적 안전성을 갖춘 꿈의 신소재로 불린다. 내구성이 좋고, 실리콘보다 100배 이상 전자의 이동성이 빠르며 최고의 열전도성을 자랑하는 그래핀은 빛을 대부분 통과시키기 때문에 투명하며 신축성도 뛰어나다. 이러한 특성으로 인해 높은 전기적 특성을 활용한 초고속 반도체, 투명 전극을 활용한 휘는 디스플레이, 높은 전도도를 이용한 고효율 태양전지, 구부릴 수 있는 디스플레이 등에 적용할 수 있어 활용성도 매우 좋은 신소재이다.

(주)참그래핀(이하 참그래핀)은 2012년부터 사업 영역을 확장해 그래핀 응용에 필수적인 고기능성, 고분산성 그래핀 잉크 제조기술 및 응용 기술을 보유하고 있으며, 고품질의 단층 그래핀을 연속 생산할 수 있는 Roll to Roll CVD 장비를 자체 개발해 고품질의 그래핀 필름을 생산하고 있다. 

 

(주)참그래핀 최희숙 실장

 

참그래핀 최희숙 경영기획실 실장은 “그래핀은 크게 분말 및 용액 형태와 필름형태의 CVD 그래핀으로 구분할 수 있다. 당사는 과거 한국화학연구원에서 기술이전을 받아 분말 및 용액 형태의 그래핀 기술을 보유하고 있으며 Roll to Roll CVD 장비를 자체 개발해 고품질의 그래핀 필름을 생산하고 있다.”라며 “폭이 300㎜까지 가능하고 그래핀 필름을 분당 2m까지 생산할 수 있는 생산속도를 갖추고 있으며, Roll to Roll CVD로 생산된 그래핀 필름의 면저항 값은 300Ω이하 수준이다. 추가적인 공정과정을 거친다면 100Ω 이하까지 최소화할 수 있는데 이는 생산성과 품질을 동시에 구현해 양산단가를 낮추는 측면에서 국내에서 가장 월등한 기술력을 갖췄다고 자부한다”라고 강조했다.

 

탄탄한 자체 기술력 보유

참그래핀이 Roll to Roll CVD 기술로 합성한 그래핀 필름은 크게 ▲Graphene on Cu ▲Graphene on PET ▲Graphene on SiO2 ▲Graphene on Glass ▲Graphene on PI 등 다섯 가지로 구분된다. 먼저 Graphene on Cu는 동사가 자체 개발한 Roll to Roll CVD 장비로 생산한 필름으로 포일 양면에 그래핀이 증착돼 있는 형태이다. 주로 관련 연구소나 필름 산업을 주 사업으로 진행하는 기업들이 테스트 용도로 운영하는 제품이다.

 

Graphene on Cu

 

Graphene on PET는 포일을 녹여내고 PET 필름 위에 그래핀을 전사한 제품이다. 특히 이 Graphene on PET를 응용해 만든 면상발열체는 참그래핀이 그래핀 필름히터라고 명칭하며 특별히 주목하고 있는 제품군이다. 면상발열체는 발열체 역할을 하는 탄소재질을 필름형태로 제작해 면상의 형태로 구현하는 발열체를 말한다. 

최 실장은 “당사는 그래핀 필름 히터에 온도대역이나 모양을 설계하고 공급할 수 있는 역량을 갖춘 상태이며, Graphene on Cu, Graphene on PET외의 Graphene on SiO2까지 3가지 분야외에도 Roll to Roll CVD 장비에 대해서는 국내외에 다수의 특허 출원을 많이 한 상태이다”라고 언급했다.

 

Graphene on PET

최 실장은 참그래핀이 그래핀을 활용해 다양한 산업에 적용할 수 있다는 것을 알리고자 적극적으로 시장 조사를 해 그래핀이 적용될 분야를 적극적으로 탐색하고 연구에 반영했다고 언급했다. 최실장은 “이미 면상발열체는 그래핀으로 적용하기 이전부터 탄소나노튜브 등으로 적용한 업체가 많았다. 하지만 당사는 그래핀이 너무 비싸거나 생산성이 뒷받침되지 않아 적용할 곳이 없지 않은가 하는 인식을 깨고 면상발열체 분야에도 그래핀을 적용할 수 있다는 상징적인 의미를 담고 싶었다.”라며 “현재 경쟁제품과 뒤지지 않을 만큼 가격 경쟁력을 확보해 공급하고 있는데 이는 단가는 낮추고 생산성 및 활용성을 높이고자 했던 기업의 방향”라며 면상발열체에 그래핀을 적용한 이유를 설명했다.

그래핀 필름히터의 경우, 기존 시장에 공급되고 있는 CNT 필름히터와 조금 차별화된 부분은 단연 투명성과 플렉시블(Flexible)하다는 점이다. 이런 그래핀의 강점으로 인해 기존 면상발열체보다 훨씬 더 고객의 니즈를 충족시켜줄 수 있어 범용의 확장 가능성도 충족하고 있다. 특히 동사에서 생산하는 그래핀필름히터는 유니포미티(균일성) 95%를 구현하고 있으며, 투과도는 최대 97%까지 가능하다. 또한 생산되고 있는 모든 두께의 PET 필름(필름 두께 25㎛부터 최대 125㎛)에 그래핀을 전사해서 필름히터로 제공할 수 있기 때문에 고객이 원하는 두께로 필름을 생산할 수 있다는 점이 참그래핀만이 갖춘 최고의 경쟁력이다.

 

원천 기술 확보의 중요성 

참그래핀이 뛰어난 기술력을 갖춘 데에는 투명전극이나 디스플레이까지 그래핀이 적용될 가능성을 판단해 추진한 성과라고 최 실장은 언급했다. 최실장은 “단순히 필름히터에만 국한된다기보다 궁극적으로는 첨단 산업에까지 적용분야를 넓히고자 하는 당사만의 기업 방향이 녹아든 것”이라며 “그래핀이 어떤 학습을 할 것이냐는 연구원들이 가지고 있는 과제이기 때문에 그래핀 산업이 궁극적으로 가고자 했던 길을 위해서는 꾸준히 기술개발에 투자하는 것이 옳은 방향이라고 생각했다”라고 언급했다.

특히, 참그래핀은 그래핀을 성장시키는 기술과 전사공정 방식의 기술 발전 필요성에 공감하면서 심층적인 그래핀 관련 기술을 개발하는데 지속적인 노력을 경주하겠다는 입장을 표명했다. 

 

 

최희숙 실장은 “현재는 그래핀 필름 양산 장비를 600㎜폭으로 업그레이드하는 계획과 그래핀 필름 공정기술을 업그레이드 하는 개발을 추진 중에 있다”라며 “그래핀 필름 공정기술은 그래핀을 성장시키는 공정과 전사(Trensfer) 공정 방식이 있는데, 당사는 그래핀을 성장시키는 공정에 있어서 굉징히 앞서가고 있다고 자부한다. 앞으로는 전사공정에 관한 가격 경쟁력 확보와 생산 속도를 높이는데 치중할 계획”이라고 언급했다.

작년, 일본의 수출규제로 국내기업이 타격을 입은 것은 원천기술을 확보하지 못함으로서 생긴 기술적 한계를 극복하지 못한 데에서부터 기인한다. 이에 많은 기업들이 원천기술 확보의 중요성을 인지하며 기업의 자체 기술력을 확보하기 위해 매진하고 있다. 참그래핀은 그래핀의 자체 기술력을 확보해 그래핀 전문 기업으로 성장시켜 국내외에서 그래핀 소재를 생각하면 한국을 떠오르게 하고 싶다고 어필했다. 

최희숙 실장은 “CVD 그래핀의 시장이 보편적으로 활성화되는 시점에 즉각적인 대응을 할 수 있는 가장 준비돼 있는 기업으로 거듭나는 것이 목표이다”라며 “지속적으로 연구해 많은 국내외 사람들이 그래핀하면 한국, 한국하면 참그래핀을 떠오르게 할 수 있도록 기업 영향력을 구축할 것”이라고 포부를 밝혔다.