[사람人] 김헌상 네오엔프라 대표 "꿈의 신소재 '그래핀'의 시대 열겠다"

세상에서 가장 얇은 물질은 무엇일까?

정답은 꿈의 신소재로 불리는 ‘그래핀’이다. 탄소 나노소재 중 하나인 그래핀은 탄소 원자가 벌집 모양의 육각 구조를 이루는 층으로 0.35nm(나노미터)의 두께를 갖고 있다.

그래핀은 여러가지 특성을 한 몸에 갖고 있다. 상온에서 구리보다 100배 이상의 전류를 보낼 수 있으며, 실리콘보다 100배 이상 빠른 전도율을 자랑한다. 빛은 98%나 통과될 정도로 투명하며, 열전도성도 탁월해 구리보다 열을 10배나 잘 견딘다. 강도는 다이아몬드급이다. 강철보다 100배 이상 단단하며, 자기 면적의 20%까지 늘어나는 신축성도 갖고 있다.
다양한 소재 특징을 갖고있는 만큼 쓰임처도 다양하다. 의류나 비닐을 만드는 원사부터 다양한 종류의 플라스틱 PET 재료, 반도체와 태양광 패널까지 여러 분야에서 활용할 수 있다.

하지만 아직까지 고순도의 정형화된 그래핀을 생산해낼 수 있는 곳은 전 세계에서 손을 꼽을 정도다. 미국과 유럽, 중국에서 이미 그래핀을 활용한 제품들을 생산하고 있지만, 고순도 제품이 아닌 그래파이트(저순도의 열압축방식의 그래핀) 정도의 완제품들을 만들고 내고 있을 정도다.

네오엔프라는 이런 점에서 눈여겨볼 만한 기업이다. 고순도의 정형화된 그래핀 정제기술을 통해 다양한 제품을 그래핀을 적용하고 있다.


지난 17일 경기도 화성시 소재 네오엔프라 본사에서 만난 김헌상 대표는 자신을 ‘금융인’이라고 소개했다. 금융업에 종사하다가 첨단 기술을 기반으로 한 기업인으로 전환한 계기는 개인적 관심사에서 비롯됐다.

김 대표는 “금융업에서 일하면서 리싸이클링(친환경·자원재순환) 제품들에 관심이 많았는데, 이후 관련 시장이 성장하는 것을 보고 관심을 갖고 지켜봤다”면서, “이런 상황에서 우연히 꿈의 신소재라고 불리는 ‘그래핀’이란 물질을 알게 됐다. 공부를 하면서 그래핀을 플라스틱 폴리머 소재와 같이 만들면 새로운 복합소재를 탄생시킬 수 있을 것이라고 생각했다. 그래서 그래핀에 대한 관심을 갖고 사업을 시작했다”고 설명했다.


김 대표가 2017년 창업한 네오엔프라는 리싸이클링과 그래핀을 양대 사업으로 삼고 있다. 리싸이클링된 소재로 업싸이클링된 친환경 제품 생산과, 기존 소재와 그래핀을 융합해 복합신소재를 만들어 판매하고 있다. 독자적인 브랜드도 갖고 있다. 그래핀-PET원사 제품군은 ‘그래피노스’, 리싸이클링 제품군은 ‘피노클’이다.

여느 창업자들처럼 초기에는 어려움이 많았다. 그래핀 연구개발에만 상당한 시간을 쏟아야 했기 때문이다. 김 대표는 “그래핀 관련 사업 준비에만 3년 이상이 소요됐다”면서, “당시에는 하루 주행거리만 300km가 넘을 정도 공장과 연구소를 오갔다”고 회고했다.

그 결과 네오엔프라는 그래핀 소재를 다양한 형태의 폴리머(다양한 형태의 화합물)와 결합시킬 수 있는 GMGP 기술 노하우를 가지게 됐다. 그래핀은 분산이 쉽지 않고, 뭉쳐버리는 특징을 갖고 있는데, 네오엔프라의 GMGP 기술을 활용하면 다양한 제품에 접목시킬 수 있다.

이후 김 대표와 네오엔프라 연구진들은 다양한 제품들과의 결합을 시도했다. 김 대표는 “현재까지 40여 종 이상의 폴리머들을 대상으로 그래핀을 융합시키는 연구를 진행했다”면서 “다양한 제품군들과의 융합 연구를 통해 우리만의 독창적인 노하우와 기술력을 쌓을 수 있었다”고 말했다.


네오엔프라가 보유한 제품군 중 가장 특별한 제품은 그래핀을 PET에 적용시켜 만든 원사다. 이전까지 등장했던 제품들은 PET원사에 그래핀을 열납시키는 코팅 방식으로 생산했으나, 네오엔프라는 PET 원료 자체에 그래핀을 첨가해 만들었다. 그래핀 소재의 PET원사는 네오엔프라가 최초로 개발한 것이다. 현재 PET원사 뿐 아니라 나일론과 면 혼방 제품도 연구개발을 완료하고 양산을 준비 중이다.



그래핀-PET원사는 국내 최대 원사기업인 휴비스를 통해 생산 중이다. 휴비스는 폴리에스터부터 생활용에 이르는 다양한 원사를 생산 중인 상장업체다. 네오엔프라는 2020년 3월 그래핀-PET원사 생산에 나섰다. 지난해 3월에는 휴비스와 업무협약을 체결하고 섬유용 그래핀 원료를 5년간 독점 공급하기로 했다. 이렇게 생산된 그래핀-PET원사는 다양한 의류제품으로 재탄생해 시중에 판매 중이다.

원사 개발에 성공한 김 대표와 네오엔프라는 이후 제품군 확장을 추진하고 있다. 이미 휴비스를 통해 대량생산에 나섰기 때문에 국내는 물론 해외에서도 바이어들의 발길이 이어지고 있다고 한다.

김 대표는 “그래핀-PET원사 기술 개발 후 최근까지 다양한 제품들에 그래핀 소재를 적용하는 연구를 진행해왔다”면서 “올 봄부터 침구류를 비롯한 의류, 고글류, 벽지 및 페인트 등 건자재, 보관용기, 지퍼백까지 실생활에서 만날 수 있는 다양한 그래핀 제품들이 등장할 예정이다”고 설명했다.

폴리머를 너머 전자전기 분야와 의료 부문에 대한 연구도 진행 중이다. 특히 의료기기 관련 제품들은 이미 연구개발을 끝내고 제품을 개발해 판매하고 있다.

대표적인 제품이 마스크와 LED(발광다이오드) 마스크 관련 제품이다. 김 대표는 “미용 목적의 의료기기 중 상당 부분은 플라스틱으로 제작되는데, 이 경우 알러지 반응이 생기는 경우가 많아서 그래핀 소재가 적용된 플라스틱 제품을 만들었다. 대학병원 등에 의뢰한 결과 상당한 피부 개선 효과가 있다는 연구결과를 받았다”면서 “현재 관련 제품을 납품 중에 있다‘고 말했다.


소재산업 분야에서 그래핀은 아직까지 뚜렷한 선두업체가 없는 상황이다. 업체들의 기술격차가 그리 크지 않아서다. 따라서 네오엔프라는 그래핀을 활용한 PET원사의 양산화와 상업화에 성공한 거의 유일한 사례로 업계의 이목을 받고 있다.



김 대표는 이런 이유로 자신감을 내비쳤다. 첫걸음은 그래핀 알리기다. 그는 ”그래핀은 전문가들에게는 익숙하지만, 아직 대중들에게는 생소하고 낯선 분야다“라면서, ”B2B쪽도 마찬가지이기 때문에 그래핀이란 소재 홍보에 적극적으로 나서고 있다"고 말했다.

시장을 선도할 새로운 제품군도 준비를 마쳤다고도 했다. 그는 “그래핀과 업사이클링 제품을 결합한 새로운 친환경 신소재개발에도 나서고 있다”면서 “올해는 점프업에 성공할 것”이라고 강조했다.


서종열 글로벌이코노믹 기자 seojy78@g-enews.com