꿈의 나노소재 그래핀(Graphene) 시장을 지배할 것인가?

 

 

 

테슬라의 독보적인 기술력을 바탕으로

 

전기차의 혁신을 가속하는 이 시점에서

 

아무래도 2차 신소재의 전망이 매우 궁금하다.

 

전기 자동차의 핵심은 배터리인데

 

그 해결책은 2차 신소재가 가지고 있다.

 

 

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(흑연은 철강, 반도체, 태양광, 에너지 등 여러 산업 분야에 널리 쓰이는 원료다. IBS 다차원 탄소재료 연구단은 그래핀을 100겹 쌓아 천연 흑연보다 60배 강한 인공 흑연을 합성하는 데 성공했다. - 출처: 위키미디아)

 

 흑연은 우리가 어렸을 적 흔히 사용하던

 

연필심이다.

 

그리고 그것을 가공해 만든 물질이 그래핀이다.

 

흑연이 박막 형태의 그래핀이 되면 물질의 성격이 바뀐다.

 

 

 

 

 

2004년 영국 맨체스터 대학의 Andre Geim 연구팀과

러시아  Chernogolovka 마이크로일렉트로닉스

연구팀이 처음 흑연에서 그래핀을 분리해냈다.

 

그래핀을 분리하게 된 계기가 조금 특이하다.

 

스카치 테이프로 얇은 물질을 만들어 보고자 했다는 것이다.

 

어떻게 보면 정말 뻘짓으로 보이는 이 행동은

 

꿈의 소재에 도달하기 위한 하나의 웅대한 과정이랄까...

 

이래서 천재아니면 바보라는 말이 나오는 걸까?

 

놀랍게도 이 과정은 지금의 수 많은 방법 중

 

가장 좋은 방법이라고 한다.

 

 

 

 

 

 

 

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그럼 그래핀(Graphene)

 

이 무엇인가?

 

 

 

탄소원자들이 육각형의 벌집모양으로 서로 연결되어 2차원 평면 구조를

이루는 고분자 탄소 동소체. 그래핀 결정체나 박편들이 2차원적인 물체라는 건 아니다.
그래핀 하나는 2차원 적이지만, 그런 것들은 많은 그래핀들이 차곡차곡 쌓여 이루어져 존재한다.
아마 미래에서 우리가 사용할 그래핀들은 보통 다 이런식이라고 생각하면 된다.

벤젠처럼 1.5중 결합이 연속적으로 판을 이루고 있는 형상.

결합에 참여하지 않는 전자 한 개(탄소 원자 한 개당)

덕분에 금속이 아닌데도 흑연처럼 전기를 통할 수가 있다.

 

그래핀이 주목받는 이유

 

1. 높은 전성

 

구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고,

반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다

100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다.

 

2. 강도

 

강철보다 200배 강하다.

 

3. 높은 열전도

 

다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높으며,

탄성도 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다.

 

이런 특성으로 인해 그래핀은 차세대 신소재로 각광받는

탄소나노튜브를 뛰어넘는 소재로 평가받으며 ‘꿈의 나노물질'이라 불린다.

 

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응용 분야 및 실용사례

 

 

 

1.디스플레이

2.2차전지

3.태양전지

4.자동차

5.조명

 

등등 매우 다양하다.

 

 “휘어지는 디스플레이는 수분과 산소에 약하다”며 “그래핀을 쓰면 수분과 산소로부터 디스플레이를 보호할 수 있다”고 말했다. 그래핀스퀘어는 이렇게 확보한 안정성을 바탕으로, 마치 신문을 찍어내듯 폭 40cm 길이 100m의 평면 그래핀을 대량으로 만드는 기술을 확보했다. 특히 기존 기업의 디스플레이 생산공정 중 사용되는 필름만 그래핀으로 바꾸면 되므로 적용하기도 쉽다. 현재 국내 기업과 성능을 검증 중이며, 검증을 통과할 경우 1∼2년 안에 그래핀 디스플레이가 양산될 것으로 전망된다.

 

 

그래핀스퀘어는 그래핀 기술을 적용한 방탄복을 개발

 

그래핀은 여러 겹 쌓으면 두께에 비례해 견고해진다. 그래핀스퀘어는 그래핀을 1000∼5000층 쌓아 총알을 막는 강도의 방탄복을 완성했다.

 

삼성전자는

 ‘그래핀 볼’로 불리는 그래핀 파우더(가루)를 이용해 리튬전지 효율을 높이는 기술을 개발하고 있다고 발표했다. 삼성은 그래핀을 리튬전지에 넣으면 용량이 45% 증가하고 충전 및 방전 효율도 늘어난다고 설명했다. 홍 교수는 “여러 연구팀이 실험실에서 확보한 기술”이라며 “시장에 적용되려면 현재의 리튬전지 생산 공정을 대체할 만큼의 경제성을 갖춰야 할 것”이라고 말했다.

 

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상용화 예정

 

그래핀은 2004년에 발견되었고 연구되고 논문만 수백가지 이다.

 

그리고 현재 전기차 배터리의 핵심기술로 여겨지고 있다.

 

테슬라가 미 정부에 중국산 흑연에 대한 관세 면제를 요청했다.

배터리 핵심 원료인 흑연에 관세가 붙으면 전기차 제조 비용이 오를 수 있다는 우려 때문이다.

 

 자료를 찾아본 결과 흑연은 중국에서 전세계 60%를 생산한다.

 

우리나라는 지난 2008년 전지용 흑연 수입의 90%를 일본에 의지했지만 중국이 전지용 흑연 생산에 본격적으로 뛰어들면서 가격이 싼 중국산 수입을 크게 늘렸다. 그 결과 한국 시장에서 중국산 전지용 흑연의 점유율은 80%까지 높아졌다.

 

18일 한국무역협회에 따르면 올들어 11월까지 한국의 대중국 흑연 수입액은 8988만3000달러를 기록했다. 전체 수입액 대비 중국산 비중은 88.1%에 달했다.  

 

흑연 수요가 늘면서 공급 부족 현상이 발생할 수 있다는 우려가 제기된다. 중국이 내년 베이징동계올림픽을 위해 탄소를 내뿜는 공장 가동을 줄이며 흑연 공급이 더 타이트해졌다. 내년에는 흑연 수요가 공급을 2만톤 초과할 것이라는 전망도 나오고 있다. 흑연 2만톤은 전기차 25만대 생산이 가능한 양이다.  

 

가격도 증가했다. 배터리 정보업체인 벤치마크 미네랄 인텔리전스에 따르면 중국 내수시장에서 음극재 등급의 흑연 플레이크 가격은 톤당 4500위안(약 83만원)으로 올 초 대비 40%가까이 증가했다. 2018년 이후 사상 최고치이기도 하다. 

 

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관련주 및 전망

 

크리스탈 신소재

 

 

 

크리스탈신소재는 그래핀 사업 자회사 탄구얼웨이를 통해 멍더신소재로부터

수주된 그래핀 파우더

첫 주문 물량 1500㎏ 생산을 마치고 출하를 완료했다.

 

회사 관계자는 "신설 그래핀 생산라인이 정식 가동 이후 현재까지 문제 없이 안전하게 운행되고 있다.

첫 납품 물량의 생산 소요 기간도 당초 목표보다 5일 단축하고,

생산된 제품은 검사 결과 멍더신소재의 기술적 요구에 완전히 부합한다"고 설명했다.

 

 흑연의 공급 부족으로 인해 가격이 상승하고 있다.

테슬라측은 흑연에 관세 면제를 요청하고 있는 상황이다.

전기차의 제조단가가 높아지기 때문인데

 

그 때문인지 최근 주가는 오르고 있다.

 

 

 

최근 이슈 역시 회사에 성장에 도움이 되는 소식들이 많아보인다.

 

 

차트 상태 또한 일 주 월을 보았을때 거품은 사라진 상태

 

120일 선이 1400원대에 지지를 보이고 있는 상황에서

 

거래량이 급격히 늘어난 것을 확인 할 수 있다.

 

 

 

20년 전 꿈같이 느껴졌던 기술이 어느새 우리 앞에

나타나 시장의 방향을 바꾸려 하고 있다. 

 

상용화에 대한 의구심이 여전히 많기 때문에 주의해야겠지만

 

인간은 모든 문제를 시간으로 해결했기에 

 

이 기술에 주목해야한다. 

 

 

이상 덕킹이었습니다.