기술패권 경쟁시대, 첨단산업 초격차 이끄는 우수나노기업-②(주)씨엔티솔루션 서정국 대표

“독보적인 CNT 건식분산 기술로 첨단산업 경쟁력 향상 기여할 것”

■씨엔티솔루션 소개를 부탁드린다

지난 2011년 설립된 씨엔티솔루션은 세계적으로 독보적인 수준의 탄소나노튜브(CNT) 건식분산 기술의 특허와 노하우를 보유한 CNT 첨단기능 복합소재 전문기업이다.

탄소원자로만 이뤄진 탄소나노튜브(CNT)는 머리카락의 10만분의 1에 불과한 아주 작은 크기지만 구리의 1천배에 달하는 전기전도도, 다이아몬드의 2배에 이르는 열전도율, 강철의 100배에 달하는 인장강도를 가지고 있어 ‘꿈의 신소재’로 불린다.

그러나 CNT는 입자간 인력과 제조과정에서 뭉침 현상이 발생하기 때문에 이를 해결하지 못하면 고분자 플라스틱, 코팅제 등에 첨가해도 제 기능을 발휘하지 못한다. 이에 1차적으로 뭉침현상을 개선할 수 있는 전처리 공정이 필요한데 이를 ‘분산 공정’이라고 한다.

회사를 창립하게 된 것도 오랜기간 제조업 현장에서 구매책임자와 생산책임자로 근무하면서 기능성 플라스틱 소재 및 CNT의 우수한 특성과 성장 잠재력에 관심을 지속 갖게 됐고, CNT분산 문제를 해결한다면 CNT를 응용한 첨단기능소재를 제조할 수 있고 이를 통해 국가 제조업 경쟁력 강화에 기여할 수 있겠다는 확신이 있었기 때문이다. 그래서 개인적으로 20건 이상의 기능성 복합소재 특허를 출원했고 그간 10건 이상의 정부 R&D 과제의 개발 책임자로 활동해 왔다.

회사는 분산된 CNT를 일반소재와 혼합해 CNT가 가진 특수한 장점을 잘 발휘할 수 있도록 하는 특허와 노하우 기술을 바탕으로 반도체, 자동차, 이차전지, 연료전지, 국방 등 다양한 산업에서 필요로 하는 정전기 방지, 발열 및 방열, 전자파 차폐, 스텔스 기능 등 고객 맞춤형 소재를 공급하고 있다.

현재 충남 천안공장에 CNT 복합소재와 함께 연료전지 및 수전해용 CNT 강화 흑연 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate) 등 양산 설비를 구축 완료했으며, 본사 중앙연구소, 대전 대덕 연구소, 충남테크노파크 연구소, 동탄 KAIST 연구소 등에서 10명의 박사급 전문기술인력들이 CNT 제조, 분산기술, 복합소재, 양자점, 이차전지, 연료전지 등 미래 신기술 확보에 전력을 다하고 있다.

이러한 기술력과 노력을 바탕으로 회사는 현재 국내 반도체와 전자부품 이송 공정에서 사용되는 정전기 방지 트레이 소재 시장의 50% 이상을 점유하고 있으며, 스텔스 항공기 소재, 이차전지 건식분산 CNT 도전재 등 다양한 기능성 소재를 개발·출시해 왔다.

또한 △산업통상자원부 기술부분 장관상 수상(2018년) △NET 인증(2021년) △소재·부품·장비 강소기업 100+ 선정(2021년) △10대 나노기술 선정(2022년) △우수나노기술 보유기업 확인(2025년) 등을 통해 대외에서 기술력도 공인 인증 받았다.

앞으로도 씨엔티솔루션은 에너지 대전환 시대에 수요가 급증하고 있는 이차전지와 연료전지 등 친환경 에너지원과 수처리환경 사업에 필요한 핵심소재를 개발하는데 박차를 가할 계획이다.

▲ 씨엔티솔루션은 연료전지 및 수전해 수처리용 바이폴라 플레이트 토털 솔루션을 갖추고 신사업을 추진 중이다.

■씨엔티솔루션은 CNT 분산기술 기반 특수기능성 소재 제조기업으로서, 이차전지 도전재에 이어 반도체·디스플레이 산업에 필요한 친환경 탄소계 양자점 양산기술을 확보하는 등 신제품을 확대하고 있다. 현재 개발 중인 주요 제품과 상용화 계획은

현재 국내 석유화학 대기업들은 범용소재에 있어 후발 주자인 중국 기업들과의 가격경쟁에서 밀려 경쟁력을 상실하고 있다. 반면 첨단산업의 발전으로 맞춤형 생산이 가능한 고부가 고기능 소재에 대한 수요는 지속해서 늘고 있다. 범용소재보다 판매량은 작지만 기술을 선점하면 오랜기간 시장을 고부가가치로 독식할 수 있는 장점이 있는 것이다.

이에 씨엔티솔루션은 그간 축적해온 CNT 생산·분산 등 나노소재 기술을 접목해 이차전지·바이오·반도체·디스플레이 등 산업에서 대폭적인 수요가 기대되는 친환경 고품질 탄소양자점(Carbon Quantum Dot, CQD) 대량 생산에 성공했다.

CQD는 5~10nm 이하 크기의 탄소계 나노입자로, 균일한 분산 및 고순도 정제 기술이 핵심이다.

회사는 CQD 가격을 현재 시장 가격의 10% 수준으로 설정하는 공격적이고 선도적인 판매전략을 세웠다. CQD의 응용처는 매우 다양한데 특히 화장품 산업에서는 CQD의 무독성과 황산화 및 전 파장 자외선 차단 기능성에 주목하고 국내 굴지의 화장품 기업들이 테스트를 하고 있으며 올해 내로 괄목할 만한 성과가 기대되고 있다.

▲ 씨엔티솔루션은 연료전지, 수전해용 CNT 강화 흑연 바이플라 플레이트 양산설비를 구축 완료했다.

또 다른 주요 상용화 제품으로는 국내 수소연료전지회사에 납품하기 위하여 금년 초에 양산설비를 구축한 연료전지 및 수전해용 CNT 강화 흑연 바이폴라 플레이트(Bipolaplate:분리판)가 있다. 바이폴라 플레이트는 기차, 상용차, 선박, 드론 등 다양한 모빌리티용 연료전지에 필수적인 제품으로, 최근 일본과 국내 모빌리티 업계에서 기존의 1~2mm 두께의 흑연 박판을 0.2mm 두께로 줄이기 위해 많은 투자를 하고 있다.

또한 양산되는 바이폴라플레이트는 수전해를 통한 수처리 환경분야에도 적용이 가능한데 지난해 7월부터 수도권매립지의 침출수 배출허용기준이 대폭 강화됨에 따라 살균과 질소제거 시스템 부품으로서 본 바이폴라 플레이트가 주목받고 있다.

연료전지용 바이폴라 플레이트의 경우 내년부터 국내 연료전지 업체에 공급할 계획이며, 수전해 바이폴라 플레이트는 수도권 매립지, 축산 폐수 처리, 음식물 쓰레기 처리 등을 중심으로 공급을 확대할 예정이다.

CNT 복합소재·CNT 강화 흑연 바이폴라 플레이트 양산설비 구축

CQD 양산 성공, 이차전지·화장품 등 성능 향상 확인 본격 사업화

■우리 첨단산업의 경쟁력 강화를 위해선 나노소재 상용화가 필수적이다. 그간 상용화를 추진해온 경험을 바탕으로 상용화 성공을 위해 필요한 정부 지원이나 규제개선 사항이 있다면

나노 소재산업이 발전하려면 나노 소재 생산 장비, 사이징(sizing) 장비, 측정 장비 등 다양한 장비가 필요하다. 특히 원자현미경(SEM, TEM )등 측정 장비와 공정 장비들은 거의 외국산이며 고가여서 나노 소재 발전의 걸림돌이 되고 있다. 정부가 공공기관, 대학교 등을 나노 소재 중소기업과 연계해 측정 장비를 손쉽게 사용할 수 있도록 많은 지원과 관심이 필요하다.

우리나라는 수년전 첨단소재 관련 일본의 수출제한 조치라는 굴욕적인 상황을 겪은 바 있다. 그만큼 외부에서도 알고 있는 소재기술 빈국이다. 당연히 나노 소재를 응용해 제품화하는 과정에 필요한 기초 자료나 경험도 극히 부족한 상황이다.

당사의 경험상 한 가지 기능 소재를 개발하기 위해선 22회나 시행착오를 겪어야 했을 만큼 많은 시간과 장비, 인력이 투입돼야 한다. 특히 첨단 기능성 복합소재사업은 대기업도 포기할 정도로 어려운 분야여서 지속적인 정부의 지원과 투자가 절실한 분야다.

kg당 1천원 대의 범용소재를 판매하는 사업은 중국, 사우디와 같은 후발주자의 대규모 증설과 유가 변화 등의 변수에 대응이 취약해 적자를 이어갈 수밖에 없다. 매각하고자하는 대기업 화학회사들이 많지 않은가? 반면 글로벌 화학기업인 듀폰, 바스프, 솔베이 등은 고기능 소재 가격을 kg당 수만원 대를 유지하고 있다. 우리나라의 소재산업 발전과 범용소재 중심의 산업구조를 전환시키기 위해선 당사와 같은 고기능 나노 소재 기업을 적극 육성시켜야 할 것이다.

■연료전지, 차세대 이차전지, 우주항공 등 신산업 활성화로 인해 친환경 고기능 나노소재에 대한 수요가 점차 늘면서 씨엔티솔루션의 새로운 사업기회가 열리고 있다. 향후 지속 성장을 위한 씨엔티솔루션의 대응 전략과 글로벌 시장 진출 계획에 대해 듣고 싶다

씨엔티솔루션은 건식분산 CNT 기술을 이차전지 분야에 적용하기 위해 관련 기업과 지속적인 테스트를 하고 있다. 파우더 상태로 건식으로 분산된 CNT를 이차전지에 적용한 테스트 결과 성능은 5~30% 향상됐고, CQD를 리튬황배터리에 적용한 결과 전기전도성 향상, 활물질과의 안정적 결합 등을 통해 성능이 30% 향상된 것은 엄청나게 고무적이며 이를 캐퍼시티와 잉크 소재로 응용하기 위한 제품화에 박차를 가하고 있다.

‘K-뷰티’로 불릴 정도로 세계 시장에서 주목받는 우리의 수출 효자 산업인 화장품 제품에 CQD를 적용하여 품질 격차를 벌린다면 지속적으로 화장품 강국의 위상을 유지할 수 있을 것이다.

이밖에 해외 기업들과도 나노 소재 상용화 협력을 추진 중이다. 사우디와 기능성 복합소재 사업화를 논의 중이고 자동차 엔진 점화 고전도 CNT 케이블을 미국에 수출하기 위해 샘플 테스트를 진행 중이다. CQD 적용 화장품 소재를 중국, 베트남 등에 수출하기 위한 사업 협력 파트너도 발굴하고 있다.

씨엔티솔루션은 앞으로도 대한민국 첨단산업의 고도화와 글로벌 경쟁력 강화를 위해 친환경적이고 안정성이 높은 CNT 건식분산 기술 상용화를 지속 추진할 계획이다. 제품 경량화, 전자파 차폐, 정전기 방지, 고강도화 등 고기능성 소재 솔루션을 찾고 있는 산학연 관계자들의 많은 관심과 협력을 당부드린다.

너무 많은 분야에서 너무 많은 제품에 관여하고 있다고 주변에서 많이 걱정한다. 당연하다. 나노소재 기술은 그만큼 중요한 기술이니 할 일이 많다.