■ KH 케미컬에 대해 소개해 달라.

2001년 설립한 회사로 CNT 중에서도 SWNT(Single Wall carbon NanoTube)만 전문적으로 제조하고 있는 기업이다. 2009년 완공된 강릉 소재 1기 공장에서 연간 1톤을 생산할 수 있는 캐파를 가지고 있다.

■ 회사가 생산하고 있는 제품들은

오직 SWNT만 생산해서 판매하고 있으며 응용 사업에 따른 각종 분산용액도 제조 판매하고 있다. SWNT는 기초 소재기 때문에 다양한 응용처 별로 길이, 직경, 순도, 분산제 등에서 차이가 있다.

◇ TCF(투명전도성필름)

은나노와이어(AgNW)와 SWNT를 하이브리드로 TCF(Transparent Conductive Films) 분야를 공략하기 위해 R&D중이다. 휴대전화, 태블릿에 ITO(인듐주석 산화물)필름이 탑재돼서 터치 기능을 하는데, 대면적으로 갈수록 물성이 떨어지고, 유연성이 없어 끊어짐이 생기는데, 이를 대체할 물질로 SWNT가 가장 적합하다. 2012년에 이미 표면저항 250ohm/sq 투명도 tt>90%이다. 더구나 인듐은 몇 년 후면 고갈될지도 모를 희토류이지 않은가.

◇ 배터리

배터리에 큰 기대를 걸고 있다. 올해 2차전지 음극제 적용 테스트를 마쳤다. 실리콘 기반 배터리는 몇 년 쓰다보면 전지 용량이 턱없이 떨어져 하루가 채 가지 못한다. 실리콘이 심한 부피변화를 보이기 때문인데, 이를 극복해 전지용량을 10배까지 올리고, 충방전을 아무리 해도 전지 용량이 떨어지지 않게 만들 수 있는 것이 SWNT를 이용한 배터리다. 최근 I사와 테스트를 진행했고, 일정시간 및 횟수 사용 후에도 초기 수준의 충방전능력, 전지수명을 상실하지 않는 것을 확인했다. 이 기술은 향후 전기자동차 배터리 등 용용처에서 사업성이 커 개발에 주력하고 있다.

▲ KH 케미컬의 ESD 필름 특성, 사용 기일이 지나도 초기 물성치에서 큰 변화를 관찰할 수 없다..

◇ESD 필름(대전방지)

ESD(EIectro-Static Discharge, 대전방지) 필름은 작년에 필름 성능테스트를 마쳤고, 올해는 코팅액을 개발했다.
기존에도 피닷(PEDOT, poly-ethylenedioxythiophene, 전도성 고분자) 재료로 대전방지용 필름은 있었는데 공기 중에 노출됐을 때 산화가 급격히 일어나 대전방지 기능을 상실한다. 주된 사용처가 휴대전화, 태블릿, 노트북인 점, 주 생산국이 고온 다습한 기후를 갖는 동남아시아 쪽이라는 점은 제품에 불량률을 높일 수 있다는 위험성이 있다.
SWNT를 사용한 ESD는 그런 산화가 일어나지 않아 내구성이 높아 대전 기능이 상실되지 않는다는 장점이 있다. 휴대기기들에 들어가는 많은 필름들이 점착 테이프로 고정된다는 점을 생각하면 코팅액을 쓰면 훨씬 얇게 기능을 낼 수 있으리라 본다. 95% 정도 완성 단계다.

◇바이오

의료계에서는 SWNT의 높은 전도성을 암치료에 적용하려고 연구하고 있다. SWNT를 표적 암세포에 표지해서 근적외선을 쐬면 전도도가 높은 SWNT와 표지된 세포만 선택적으로 태워 없애는 것이 가능하다고 알고 있다.

◇ 전도성 실

올해 전도성 실 방사 테스트를 완료했다. 금속 와이어 정도의 뛰어난 전기전도성으로 습식 액정 방사법으로 양산 예정 중인 상품이다. 향후 항공기, 자동차 데이터 케이블, 전기통신 케이블의 경량화를 위한 구리선을 대체할 것으로 기대한다. 이 외에 의료기기나, 웨어러블 기기에도 적용이 가능하고, 기존 아라미드 섬유 제조 시설을 그대로 사용 가능해 추가 시설 구축에 드는 투자비를 절약할 수 있다. 테이진 아라미드 사를 비롯한 국내외 업체와 전략적 제휴를 진행 중에 있다.

▲ KH 케미컬의 SWNT가 적용된 전도성 섬유(E-TEXTILE).

◇ 섬유(E-Textile) 터치펜, 터치장갑

소재 업체다 보니 응용 제품 개발에 필요한 소재의 물성치를 위해서 거래처와 협업하는 일이 많다. 전도성 섬유를 만들어서 터치펜 하단부 터치 제품과 맞닿는 곳을 대체한 것이다. 이 제품은 아직 미미하기는 하지만 실제 판매가 이뤄지고 있는 부분이다. 기존 실리콘 터치펜은 표면 긁힘 문제나 딱딱한 느낌을 주는 등의 단점 때문에 소재변화를 시도하게 된 것이다. 펜 제작 업체에서는 다른 금속성 재료나 실리콘 보다 터치 느낌이 굉장히 부드럽고 내구성도 좋다고 피드백 받았다.
비슷하게 터치 장갑이 있다. 기존에는 지문 부분만 실로 자수 놓듯 전선을 넣거나 고무 재질의 다른 소재를 적용했는데 우리 제품은 전도성 섬유다 보니 장갑 전체가 전도성을 띈다. 스키장갑, 겨울장갑 등 아웃도어 시장에서 러브콜이 있다.

이 외에도 SWNT의 기능은 무궁무진해서 슈퍼 캐퍼시터, 발열매트 등 아이디어만 있다면 얼마든지 응용이 가능하다. 수요처에서 많은 의뢰를 해주길 바란다.

■ KH 케미컬만의 생산 저력이나 장점을 꼽자면.

창립자가 포스텍 출신 두 박사다. 따라서 제품에 대한 이해도가 높고 기술력에 치중된 기업이다. SWNT를 생산하고 있다는 기업 중 유일하게 고순도의 SWNT를 자동(모든 재료를 각 탱크에 넣고 버튼을 눌렀을 때 공정상 완제품을 받을 수 있는 구조)으로 생산할 수 있는 기업은 KH 케미컬이 유일하다.

회사 소개에 탑 프론티어라고 해놓은 것처럼 우리는 SWNT 제조 기술에 있어서 앞선 기업이다. SWNT합성 방식은 대표적으로 4가지가 있는데, 아크 방전방식으로 만드는 기업은 길이가 매우 짧아서 SWNT를 다량 넣어야 한다. 이에따라 두께가 두꺼워진다던지, 또다른 뭉침이 생긴다던지 여러 가지 부가적인 문제가 발생할 수 있다.

KH 케미컬의 SWNT는 5~50㎛ 길이에 1~1.4㎚ 직경을 갖는다. 순도는 고객의 요구에 따라 80wt%이상까지 낼수 있다. 국내 뿐 아니라 세계적인 기업에서도 SWNT를 저렴하게 대량생산했다고 발표한 바 있는데, SWNT의 맹점 중 하나가 주사전자 현미경으로 들여다 봐도 이들의 길이나 직경을 볼 수 있는 구조가 아니라, 필름에 도포해서 이들의 물성 특징으로 길이를 가늠할 수 밖에 없다는 점이다.

탄소산업계 꽃 SWNT, 2년내 시장 개화할 것

길이·직경·순도·분산제 종류 다양, 구매시 기능확인 必

국내의 한 타이어 계열 회사도 타이어에 SWNT나 MWNT를 섞여 강도를 높여보려는 시도를 했는데, 균일한 분포, 즉 분산성이 원활하지 못해 이 수치를 객관화하지 못했다고 알고 있다. 제조방식의 표준화가 없으니 KH케미컬이 어플리케이션을 통해서 입증하는 방법으로 자사의 기술력을 보여주겠다.

■ SWNT 구매자가 고려할 점.

앞선 설명대로 적용하려는 제품마다 스펙은 모두 다를 것이다. 구입처에 제품의 목적이나 기능을 제대로 설명하고, 소량을 사서 직접 시험해 보기를 권장한다. 미국 A社의 경우 자사와 동량을 필름에 분산 시켰을 때 전기전도도가 1/10에 못 미치는 수준이다.
실험실 여러 곳에서 몇g 단위로 구매하는 경우에는 재생산시 동일한 성능을 보장할 수 없다. 매번 특성이 달라질 수 있기 때문에 양산을 개시한 곳에서 구매해야 한다. 생산 공정의 온도를 체크해 보고 700도 이상의 고온에서 만들어야 SWNT의 순도가 높아진다. 그렇지 않으면 MWNT나 잔류 분산제 등 불순물이 많아 제품 오류를 불러오는 문제를 야기할 수 있다.
길이가 길면 분산이 어렵고, 전도도는 나오는데 탁해진다던지 트레이드 오프 관계가 산재하기 때문에 구입시엔 반드시 전문가와 상의하길 바란다.
예를 들어 1m거리에 전기를 보낸다고 했을 때, SWNT는 구리 전기전도의 1,000배를 나타내는데, SWNT가 짧을수록 전기전도도 특성은 떨어지고, 길수록 유리한 값을 보인다. 실험실에서는 1cm, 2cm까지도 키울 수 있다고 하는데, 그게 대량생산이 가능한지 생각해 봐야한다.

■ KH 케미컬 시장 장악력 및 향후 시장 전망.

아직은 SWNT 시장이 초입단계기 때문에, 시장장악력을 따질 수 있는 단계가 아니다. 현재는 g당 30달러 수준인데, 사용처가 늘어나 지속적인 대량생산을 하면 가격은 더 낮아질 것이다. 배치 타입 생산이 아니기 때문에 시장상황에 따라 전략적 접근을 모색하고 있다.

얼마전 일본과 우리나라 탄소산업 국제 세미나가 있었다. 탄소가 가지고 있는 과학적 성질이 다른 어떤 재료가 가지고 있는 성질보다도 우수한 잠재능력을 가지고 있어 탄소산업에서는 SWNT가 꽃이라고 생각한다. 1,2년 안에 활발한 시장이 열린다고 본다. 향후 몇십년 동안은 비즈니스가 시작되는 것 아닌가 생각한다.
IBM도 과학적 단서를 봤기 때문에 7월에 실리콘을 대체할 탄소소재 분야에 3조원(30만달러)을 투자하겠다고 발표 내지 않았겠나.

■ 운영하면서 가장 어려웠던 점.

소재 개발에는 성공했는데, 응용 아이템까지 가야 수익이 발생한다는 점이다. 가장 큰 당면과제다. 실제 많은 분야에서 협업을 도모하고 있는 이유도 이 모든 것이 시장이 시작되기만 하면 수익 걱정은 하지 않아도 되리라 예상하는데, 신기술인만큼 투자기간이 길다. 다행히도 KH 케미컬은 사기업으로부터 2007, 2008년도에 100억이상 투자를 받았다. 개인 투자자들도 장기적인 안목을 가지고 꽤 많은 투자를 해와 주주 구성이 좋은 편이다.

소재기업의 특성상 수익이 바로 나지 않는다. 그것을 참고 기다려줄 투자자가 큰 역할을 한다.

■ 한국의 소재 산업에 바라는 점.

소재산업은 단기수익은 어렵지만 고부가가치 장기 수익이 가능한 산업이다. 10g SWNT로 희석하는 배율을 맞춰 필요에 따라 몇만미터 필름도 만들 수 있다.
아마 다른 소재기업의 대표들도 이런 생각으로 시작했을 것이다. 제품에 대한 확신이 있다면 포기하지 말란 말을 하고 싶다. 산업은 모두 이어져 있어서 현재 KH 케미컬에서는 SWNT만 다루고 있지만, 계속 성장해 나가다 보면 타 소재기업과 조우할 날이 올 것이다. 그때 그들에게 벤치마킹하고, 정보를 나누고 싶다. 그렇게 시너지를 내서 몇십, 몇백년이 흘러도 끄떡 없을 기업으로
성장하고 싶다.
현재 KH 케미컬은 양 대표제로 운영되고 있다. 마케팅을 주로 하는 수원에서는 내가 대표지만, 공장과 연구소가 있는 강릉에서는 김영남 대표가 뒷받침 해주고 있다. 마케팅을 아무리 잘 한다고 해도 기업체에서 당장 한번만 실험해보면 이 제품이 얼마나 훌륭한지, 부족한지를 단번에 알아차릴 것이다. R&D에 열심히 해서 남들이 해낼 수 없을 기술력을 갖추고, 응용처 개발을 위해 꾸준히 노력했으면 좋겠다.

▲ SWNT의 다양한 응용처.