4차산업 현장을 가다
<씨이비비과학>

전세계적으로 꿈의 신소재로 불리는 그래핀의 가능성이 크게 주목받고 있다. 그래핀은 탄소 원자 한 겹으로 이뤄진 2차원 평면 구조의 신소재로, 강도와 전도도 등 현 소재보다 월등히 뛰어난 특성을 지니고 있다. 하지만 그래핀 소재를 산업 현장에 적용하기 위해서는 기술적으로 해결해야 할 부분들도 여전히 남아있다. 울산창조경제혁신센터의 U-STAR 7기로 선정된 씨이비비과학은 차세대 이차전지용 그래핀-실리콘 음극재 등을 중심으로 그래핀 본격 상용화 시대를 개척중이다.


◇꿈의 소재 그래핀 강도 강철의 200배에 달해

(주)씨이비비과학(대표 변찬)은 지난 2021년 설립된 스타트업으로, 10년 이상 축척된 독보적인 그래핀기술을 바탕으로 다양한 관련 제품 및 서비스를 제공하고 있다.

대구에 본사를 둔 씨이비비과학은 최근에는 울산 울주군에 위치한 울산종합비지니스센터에 연구소를 설립하기도 했다.

현재 씨이비비과학의 주요 사업 분야는 크게 그래핀 플레이크 제조 및 응용과 그래핀-실리콘 음극재 분야로 나뉘어 진행되고 있다.

그래핀 플레이크는 흑연을 강산과 산화제로 박리해 탄소원자 1겹 내지는 수 겹으로 만드는 방식으로 제조된다.

이러한 그래핀은 △강철의 200배에 달하는 강도 △다이아몬드의 2배에 달하는 열전도도 △구리의 100배 이상에 달하는 전기전도도 △수소와 헬륨 원자가 침투 불가한 차단성 △1g으로 축구장을 뒤덮을 수 있을 정도의 넓은 비표면적 등의 특성을 지니고 있다.

주요 제품 및 솔루션으로는 산화된 그래핀(Graphene Oxide·GO) 을 꼽을 수 있다. GO는 산소 함유 작용기가 부착된 그래핀의 한 형태다.

분산성, 용해성, 생체 적합성 등의 특성을 활용해 나노복합재료, 바이오센서, 에너지 저장장치, 분리 기술, 약물전달의 매개체 등 다양한 분야에서의 응용이 이루어진다.

특히 그래핀 산화물의 표면에 존재하는 기능성 기기는 세균의 세포막에 침투해 세균의 생존을 억제하거나 세균의 세포막을 손상시킨다.

이는 세균의 세포 내부로 침투해 세균의 생존능을 저해하는 방식으로 작용↘하며, 그래핀 산화물은 자외선(UV)에 노출되었을 때 활성산소를 생성하기 때문에 세균의 세포막, 단백질, 핵산 등의 세균 내부 구조를 손상시켜 세균을 죽이거나 성장을 억제하는 효과를 보인다.

이같은 그래핀의 항균성을 활용하면 의료용품, 식품 포장재, 화장품 등에서 세균의 번식을 억제하거나 냄새를 제거하는 데 사용할 수 있게 된다.

또 화장품 분야에서 그래핀의 분산성(용해성이 높아 용매에 잘 혼합되는 성질)은 제품의 안정성을 향상시킨다.

씨이비비과학 관계자는 "그래핀은 독보적인 특성을 바탕으로 이차전지를 비롯해 항공기 부품, 방호복, 식·약품 포장, 디스플레이 패널 등 디양한 산업분야에 혁신을 일으킬 것으로 기대되고 있다"며 "씨이비비과학은 그래핀 플레이크 업계 1호 팁스 수행 기업으로서, 세계 최초의 그래핀 본격 상용화 시대를 개척하는 것이 목표다"고 말했다.


◇그래핀 기반 1회 충전 800㎞ 주행 가능한 음극재 개발 목표

씨이비비과학의 또 다른 주력 사업 분야는 바로 실리콘 음극재다.

현재 실리콘 음극재는 초기효율 및 충방전 용량이 낮은 등의 한계로, 관련 현행 기술은 고온과 고압, 진동, 유독성 가스를 수반하는 공정을 포함하고 있어 상용화 가능성이 낮은 단계에 머물고 있다.

씨이비비과학은 이같은 문제를 해결하기 위해 지구상에 존재하는 물질 중 가장 얇고, 가장 단단한 차세대 신소재인 그래핀으로 실리콘의 표면을 랩핑해 그래핀-실리콘 음극재를 개발했다.

이는 씨이비비과학 그래핀 제어 기술을 바탕으로 실리콘 군집을 그래핀으로 코팅에 성공한 것이다. 해당 제품을 통해 기존 실리콘 음극재의 용량·효율·↗ 수명·충전속도를 개선할 수 있으며, 공정과정 또한 단순화 할 수 있게 된다고 씨이비비과학은 설명했다.

특히 씨이비비과학의 기술적인 최종 목표는 그래핀 기반 1회 충전으로 800㎞ 주행, 10분 내 완충 가능한 음극재를 제조하는 것이다.

씨이비비과학에 따르면 오는 2025년 실리콘 음극재와 실리콘 복합 파우더 및 페이스트를 활용한 음극재 관련 첨가제 시장 규모만 5조5,000억원에 달할 것으로 전망되고 있다.

이에 씨이비비과학은 단계적으로 오는 2025년 관련 시장의 1%(500억원)를 시장으로, 오는 2030년에는 5%(4,000억원 이상) 이상 점유를 목표로 하고 있다.

변찬 대표는 "씨이비비과학의 설립 비전은 후속세대의 삶을 위한 혁신융합기술 기반의 신산업 창출하는 것이다. 장기적으로 세계 최초의 그래핀 본격 상용화 시대 개척을 통한 기계·소재분야 혁신을 이끌고, 이어 세계를 선도하는 소재-부품-장비 기업으로 거듭날 것"이라며 "이를 위해 올해 시드 투자를 통한 시생한 설비 구축을 완료하고, 오는 2025년까지 제품의 고도화 및 대량양산체제를 확보할 계획이다. 이를 통해 본격적인 그래핀 시장의 상용화를 실현하겠다"고 밝혔다.

출처 : 울산경제신문(http://www.ulkyung.kr)