강철보다 100배는 단단하다. 반면 철보다 7배 가볍다. 꿈의 신소재라 불리는 '그래핀'은 응용 분야가 다양하다. 항공기, 건축 자재, 전자제품 등을 떠올리기 마련이지만, '2차 전지' 열풍과 함께 최근 그 진가가 더 높아졌다.

2차 전지의 '실리콘 음극재'에 그래핀을 활용했을 때의 장점 때문이다. 실리콘 음극재는 에너지 저장 능력이 뛰어나지만 충·방전 시 팽창 등의 문제가 뒤따른다. 그래핀은 이와 달리 기계적 안정성이 높다. 강도가 높은 동시에 유연해서다. 전기 용량 또한 뛰어나다. 3.2g의 소량으로도 축구장 면적을 커버할 만큼 많은 리튬이온을 저장하고, 전도성(구리의 100배 이상)이 월등해 충전 속도를 높인다. 하지만 생산 비용이 큰 걸림돌로 꼽힌다.

씨이비비과학(CBBS)은 복합 음극재로 생산 비용 이슈를 해결한 스타트업이다. 이 회사의 '그래핀-실리콘 복합 음극재'는 실리콘과 그래핀 각각의 장점을 살린 소재다. 실리콘 함유량이 높아 제조 공정이 단순하고 비용 면에서도 경쟁력이 있다.

변찬 씨이비비과학 대표는 "씨이비비과학은 국내 유일의 '플레이크 그래핀' 스타트업"이라며 "세계 최고 수준의 그래핀 플레이크 'K-그래핀'을 생산하면서 부가가치가 높은 '2차전지' 시장을 공략하게 된 것"이라고 말했다.

◇ "10분에 완충, 800Km 달리는 전기차 배터리 음극재가 목표"
씨이비비과학은 '그래핀-실리콘 복합 음극재'에 그래핀 제어기술을 적용했다. 실리콘 군집을 코팅하는 게 핵심 기술이다. 이를 통해 실리콘의 부피 팽창을 억제하고 원활한 전하 이동을 가능케 한다. 그래핀 외에 다른 화합물을 쓴 '실리콘카바이드'(Si-C) 및 '실리콘 산화물'(Si-Ox) 음극재 대비 △초기 용량 △용량 유지율 △충전 속도 등이 우수하다고 변 대표는 설명했다.

그는 "3000mAh/g급 실리콘-음극재를 구현했다"며 "전지 용량이 5배 증대되고 충전 속도를 2배 이상 높인 고성능 음극재"라고 했다. 이어 "최종적으로는 1회 충전으로 800Km를 주행하고 10분 내 완충이 가능한 전기차 배터리 음극재를 개발하는 게 목표"라고 덧붙였다.

회사는 전기차와 함께 '중대형 배터리' 수요가 증가하고 실리콘 음극재 시장이 2025년에는 '5.5조원'으로, 2030년엔 '20조원'으로 급성장할 것이란 시장 전망에 주목하고 있다. 반면 배터리 4대 소재 중 '음극재'의 해외 의존도가 가장 높다는 것을 강조했다. 음극재의 실리콘 첨가 비중이 점차 증가됨에 따라 국산화에 따른 파급 효과가 클 것으로 기대하고 있다.

◇폐배터리→흑연→그래핀→음극재→배터리로 '자원 선순환'
씨이비비과학은 폐배터리에서 흑연을 추출, 그래핀 제조 후 이를 다시 배터리 음극재로 활용하는 '흑연 선순환 사이클'을 준비 중이다. 그래핀 상용화 시대를 개척하면서 후속 세대를 위한 신사업을 창출하겠다는 각오다. 흑연 박리·재활용 기술과 그래핀 제조를 융합해 음극재를 '턴키'로 제공하면 시장 선점이 가능하리라 기대하는 것이다.

변 대표는 "그래핀은 광범위한 잠재적 응용 분야를 가지고 있지만 아직 상용화를 위한 표준화 기술을 정립하는 단계"라며 "기술적 완성도에 따라 시장 선점이 가능하고 R&D(연구·개발)형 벤처기업에도 기회가 많은 분야"라고 말했다. 이어 "그래핀은 발견된 지 19년 된 신소재이고 그간 쌓아온 산·학계의 노력을 감안하면 충분히 승산이 있을 것"이라며 "씨이비비과학의 업력은 짧지만 업계 최초의 족적을 남기며 빠른 성장 모멘텀을 준비하고 있다"고 했다.

출처: 머니투데이 (https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2023112716512516986)