강철보다 200배 강한데 두께는 0.2㎚···‘꿈의 신소재’ 노리는 스타트업

가벼우면서 높은 강도 성질 그래핀
반도체·가전·배터리 등 활용 기대
어디서나 썩는 친환경 소재 개발도

[서울경제]

‘꿈의 신소재’라 불리는 그래핀, 나노셀룰로스 등 중요 신소재 상용화에 국내 스타트업이 속도를 내고 있다. 가벼우면서 높은 강도의 성질을 가진 소재 특성상 반도체, 2차전지, 가전 등 핵심 산업 분야에 두루 활용될 것을 보이기 때문이다.

21일 스타트업 업계에 따르면 그래핀스퀘어와 케이비엘러먼트가 그래핀 상용화에 가장 앞장서고 있다. 그래핀은 0.2㎚(나노미터) 두께로 세상에서 가장 얇은 물질이지만 강철보다 200배나 더 강하고 구리 대비 100배 이상의 높은 전기전도도를 지녔다. 반도체 분야에서는 실리콘 대체 소재로, 2차전지 분야에선 배터리 성능을 개선해주는 물질로 연구·개발(R&D)이 활발하게 진행 중이다.

2012년 설립된 그래핀스퀘어는 화학기상증착법(구리 등 촉매 기판을 고온에서 탄소가스와 반응시켜 금속 표면에 증착, 생산하는 방식)을 이용한 대면적 그래핀 상용화에 도전하고 있다. 이 회사가 개발한 그래핀 라디에이터는 미국 시사 전문지인 타임지가 뽑은 올해 최고 발명에 선정되며 전 세계의 관심을 이끌었다. 그래핀으로 열을 내는 기술은 △자동차 부품 △반도체 공정부품 △의료기기 등 산업 전반에 활용될 것이란 전망이다. 삼성벤처투자, 에코프로파트너스 등 국내 주요 기업형벤처캐피탈(CVC)이 그래핀스퀘어에 투자한 것도 향후 그래핀 소재 적용을 염두에 둔 결정이란 분석이다. 케이비엘러먼트도 비산화 그래핀 분산 기술을 활용해 2차전지 열폭주를 늦출 수 있는 방염소재를 개발하는 데 성공했다.

식물 섬유를 나노 단위까지 쪼갠 일종의 바이오 플라스틱인 나노셀룰로스를 상용화하기 위한 스타트업의 행보도 주목된다. 에이엔폴리는 커피 찌꺼기나 왕겨 등 유기성 폐자원을 활용한 나노셀룰로스를 개발해 이달 초 미국에서 열린 세계 최대 전자·정보기술(IT) 전시회 CES 2024에서 혁신상을 받았다. 플라스틱, 배터리, 의료 등에 폭넓게 활용될 수 있는 신소재로 글로벌 기업들의 환경·사회·지배구조(ESG) 경영 추세에 따라 수요가 높아질 전망이다.

국내 스타트업이 선보이는 친환경 신소재는 나노셀룰로스에 그치지 않는다. 더데이원랩은 플라스틱 폐기물 문제를 해결하기 위해 바이오매스를 활용한 대체 소재 ‘리타치’를 개발했다. 리타치는 토양 등 다양한 환경에서도 잘 분해되고 분해 후에는 미세플라스틱이 남지 않는다. 기존 친환경 소재가 특정 조건에서만 분해돼 실효성이 떨어지는 만큼 대안이 될 수 있다는 평가다.

김기혁 기자 coldmetal@sedaily.com