그래핀은 가벼우면서 내구성 강해 비행기와 자동차, 건축자재 등에 다양한 분야에서 사용되는 최첨단 소재다. 케이비엘러먼트는 우리나라에서는 처음으로 비산화 그래핀 개발에 성공해 양산에 돌입한 대표적인 업체다.
● "대한민국 최고 제품으로 인정받자. 그것이 세계 최고 되는 길"
그래핀은 이미 여러 업체에서 생산하고 있는 레드오션이었지만 배경정 대표는 남다른 각오로 본격적인 개발에 착수했다고 밝혔다.
배 대표는 "그래핀 소재를 개발하고 생산하는 기업은 전세계적으로 약 50여개에 달하지만 상당수의 사업 모델이 그래핀 소재만을 생산하는데 그치는 것으로 파악됐다"며 "그래핀 소재는 물론 그래핀을 응용한 신소재와 신제품 상용화 확대에 역량을 집중하고자 했다"고 말했다.
배대표는 그러면서 "창업 당시 그래핀 소재의 상용화 분야를 다각화해 우리가 만드는 단 한 개의 제품만이라도 '대한민국에서 최고 제품으로 인정받자. 그것이 세계 최고가 되는 것이다'라는 'Korea Best For World Best'의 비장한 각오로 임했다"며 창업 초기를 회상했다.
● '꿈의 신소재' 그래핀…미래 핵심 산업 원천 소재
그래핀은 흑연에서 한층의 탄소 분자층을 분리시킨 물질로 2004년 러시아의 물리학자들이 연필심을 스카치테이프로 띠었다 붙었다를 반복하는 방법으로 최초로 발견했다.
구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 실리콘보다 100배 이상 전자의 이동성이 빠르며 강철보다 200배 이상 강한 물질이라는 것을 증명해 2010년 노벨물리학상을 받았다.
소재가 지닌 특징 때문에 많은 산업 분야에서 기술개발이 활발히 이뤄지고 있으며, 미래 핵심 산업의 원천 소재로써의 가치를 인정받고 있다.
● 케이비엘러먼트, 제품의 차별성·가격 경쟁력 시장 주도
케이비엘러먼트는 강점으로 제품의 차별성과 가격 경쟁력을 내세웠다.
다른 회사가 진공 챔버 안에서 화학적으로 탄소분자를 결합시키는 '대면적 그래핀' 생산하는 데 반해 케이비엘러먼트는 흑연에서 탄소 분자층을 분리시킨 '그래핀 파우더' 제품을 생산하고 있다.
보통의 경우 이 과정에서 여러 단계의 화학적 공정을 거쳐야 하는데 공정이 위험하고 복잡해 단가가 높아지는 것이 단점이었다.
이와 관련해 배대표는 "무엇보다 큰 문제는 제조 공정 과정에서 발생되는 산성 가스 와 공정 완료후 발생되는 산성 오폐수 처리 문제는 심각한 대기 오염과 환경 문제를 유발하게 된다"며 "이러한 화학적 제조 공정의 문제점을 해결하기 위해 케미칼을 사용하지 않고 대기압의 플라즈마를 통해 탄소 분자층을 분리시키는 제조 기술을 개발했다"고 설명했다.
이른바 '비산화 그래핀'이라는 제조 기술로 기존에 30여개에 달하던 화학적 공정을 5개 공정으로 단순화해 생산 단가를 10%로 낮출 수 있었다.
● "그래핀 확장성에 주목"…희토류 수입 대체 방열소재 개발
그래핀은 그 자체만의 특징도 중요하지만 이를 제품에 확대 적용하는 것이 핵심이다.
배 대표는 "그래핀 그 자체만으로 기존 소재를 대체하거나 단순히 그래핀을 혼합함으로써 신소재가 만들어 지는 것으로 오해하는 경우가 많다"며 "수요처가 원하는 최종 목적에 맞춘 그래핀의 기능성 표면 처리 기술을 확보하는 것이 중요하다"고 강조했다. 또한 "그래핀 소재 양산뿐 아니라 그래핀 표면 처리 기술, 최종 그래핀 융합 신소재 생산까지 그래핀 산업의 전방위적 기술을 확보한 것이 케이비엘러먼트가 지닌 진정한 경쟁력이다"라고 말했다.
이와 관련해 지난 '그래핀 대전 방지제'를 2020년부터 삼성과 LG디스플레이에 납품했고 다양한 공정에 적용 확대 중이다.
전기자동차 분야에 적용되는 방열소재도 성과를 이루고 있다. 이전까지 독일과 일본 소재가 국내 시장을 다수 점유하고 중국의 희토류를 원천재료로 사용했던 것을 극복하기 위해 100% 수입에 의존하는 희토류 수입을 대체하는 그래핀 융합 방열소재를 개발해 상용화를 확대하고 있다.
● 다수의 특허로 검증된 기술력, 각종 수상 이어져
케이비엘러먼트는 2021년 '소부장 스타트업 100기업'으로 선정됐다.
2022년 5월에는 파주시 신촌산업단지에 연간 15톤의 생산 규모를 확보한 세계 최초의 '비산화 그래핀' 양산 공장을 완공했다.
이런 기술력을 인정받아 중소기업기술혁신대전에서 '중소벤처기업부 장관 표창'을 수상한 바 있다.
그래핀 소재 기술과 관련해 국내 특허 등록 13건, 국내 출원 26건, 해외 출원 4건 등 총 43건의 특허를 보유하고 있다.