염수 이용한 전기화학 박리법 제조
폐수 발생 없고 비용 절반 이상 줄여
2025년 양산해 대기업 납품 목표

울산 소재 ㈜그래핀이엔지(대표 이재영)는 꿈의 신소재라고도 불리는 그래핀을 저가에 친환경적으로 제조하는 기술을 연구개발하는 창업기업이다. 기술력을 인정받아 지난해 큰 상을 연이어 수상하며 스타트업 업계에서 주목을 받고 있다.

이재영(왼쪽) 그래핀이엔지 대표와 이제욱 CTO가 사업 모델을 설명하고 있다./그래핀이엔지/

◇폐수 발생 없는 친환경 제조 공법= 그래핀은 탄소원자 1개 두께로 이뤄진 얇은 막을 뜻한다. 실리콘 대비 전자 이동 속도는 150배, 구리 대비 전자 밀도는 1000배, 강철 대비 강도는 100배 높아 꿈의 신소재라고도 불린다. 디스플레이, 전도성 잉크, 2차전지 첨가물, 고강도 부품 등 다양한 산업군에 활용될 수 있다. 하지만 2004년 그래핀 발견 이후 높은 생산 비용 장벽으로 상용화는 이뤄지지 못하고 있다.

그래핀이엔지는 이 생산 비용을 획기적으로 낮춘 기술력을 갖고 있다. 이제욱 그래핀이엔지 CTO는 10년 이상 국책 연구기관에서 관련 기술을 연구했고, 3세대 그래핀 제조법이라고 불리는 전기화학적 박리법을 통해 그래핀을 저렴하게 생산하는 기술력을 갖췄다. 이는 흑연에 전해질 이온을 침투시켜서 전기를 가해 순간적인 기화로 그래핀을 박리하는 기술이다. 그래핀이엔지에 따르면 3세대 기술을 통한 그래핀 생산 비용은 1g당 3~5만원이다. 기존 2세대 화학적 산화-환원법 비용(10만~20만원) 대비 절반 이상 가격을 낮춘 셈이다.

다만 이 기술에도 폐수 처리비용이 많이 발생하고 폐수 발생에 따른 규제로 인해 양산이 쉽지 않다는 문제가 있었다. 그래핀이엔지는 황산암모늄을 반응액으로 사용했던 방식을 혁신해 염수를 활용해 폐수 발생을 없앴다. 염수를 활용하면 폐수가 발생하지 않아 황산암모늄을 이용했을 때 발생하는 연간 2억7000억원의 폐수처리 비용을 절감할 수 있다.

이재영 대표는 “그래핀이엔지 기술은 각종 규제에 구애받지 않아 양산시설 구축 장벽이 낮다”며 “또 환경비용이나 인허가, 안전 비용도 발생하지 않으므로 그래핀 제조단가가 낮아지는 선순환의 고리를 구축할 수 있다”고 밝혔다.

지난해 12월 열린 ‘제9회 대한민국 기업대상’에서 이재준(왼쪽부터) 변리사, 이재영 그래핀이엔지 대표, 이제욱 그래핀이엔지 CTO가 R&D혁신 부문 대상을 받고 기념사진을 찍고 있다./그래핀이엔지/

◇투 트랙 전략, 2025년 양산 목표= 그래핀이엔지는 염수그래핀 생산과 응용분야 연구개발이라는 두 가지 사업화 전략을 갖고 있다. 올 상반기 파일럿 제품을 생산할 부지를 확보해 하반기에는 염수 그래핀을 생산할 계획이다. 이를 바탕으로 내년 말에는 그래핀을 양산해 대기업에 납품한다는 목표다. 또 다른 전략으로는 실리콘 음극재 코딩 협업 연구개발 수행 계획도 갖고 있다.

그래핀이엔지는 이 전략의 실현 가능성을 높게 보고 있다. 지난해 ‘도전! K-스타트업 왕중왕전 예비창업리그’에서 최우수상, ‘2023 제9회 대한민국 기업대상’ R＆D혁신 분야 대상 등 굵직한 수상 성과를 올리며 대외적으로 실력을 인정받았다.

이 대표는 “영산대 초기창업패키지 지원을 통해 무사히 그래핀 성능 검증을 수행했다. 이 성과를 바탕으로 시드 투자유치와 전국대회 수상 등 추가 성과를 낼 수 있었다”며 “친환경 그래핀 생산법 완성과 원가 절감이라는 두 마리 토끼를 잡아 성장 잠재성이 높은 그래핀 시장을 선점하겠다”고 포부를 밝혔다.

조규홍 기자 hong@knnews.co.kr