중국, ‘그래핀 리튬전지’로 신에너지 시대 준비한다

시왕은 영하 30~80도의 환경에서도 작동할 정도로 제품 성능이 우수하며 충전효율은 보통전지 대비 24배에 달해 3500회까지 충전이 가능하다.

중국 동쉬광디엔의 투자책임자겸 상하이 탄위엔후이구 회장인 왕중후이에 따르면 그래핀 기술은 타 전자기술에 비해 발전 가능성이 매우 높고 애플리케이션 역사의 혁명적 돌파구다.

또 국무원 참사겸 국가에너지원국 국장 쉬딩밍은 장기적인 관점에서 그래핀 기술 보유 여부가 첨단기술 시대 진입의 매우 중요한 요소라고 강조했다.

그래핀은 영국 맨체스터 대학의 안드레 가임과 콘스탄틴 노보셀로프 교수가 발견한 물질로 그 공로를 인정받아 노벨물리학상을 수상한 바 있다.

이 물질은 원자 1개의 두께(100억분의 2m)를 가지면서 물리적, 화학적 안정성이 뛰어나고 늘리거나 휘어도 원형을 유지하며 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통한다.

더불어 실리콘에 비해 100배 이상 전자이동성이 빠르고 같은 분자구조를 가진 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 뛰어나다.

또 강철보다 200배 이상 강하며 냉각이 빨라 그래핀 기기 내 발열 이상 문제가 발생하더라도 열을 잘 잡아주는 특징이 있다.

중국 정부는 12.5규획에 의거, 신흥산업 지원의 일환으로 국가자연과학기금회를 통해 3억위안이 넘는 금액을 그래핀 산업에 지원하고 있다. ‘중국그래핀산업기술창신전략연맹’을 설립해 그래핀 기술개발, 표준전략, 특허개발 및 국제 협력 등 다양한 부서를 통해 그래핀 산업 발전을 위한 지원을 아끼지 않고 있다.

중국그래핀산업기술창신전략연맹에 따르면 그래핀 분야의 시장규모가 지속적으로 늘어날 것으로 예측되며 2020년에는 중국의 그래핀 산업 규모가 1000억위안에 달할 것으로 전망된다.

정재계 유명인사, 연구소 현장 방문 등을 통해 그래핀 기술에 대한 높은 관심 표명하고 있다.

지난해 10월23일 시진핑 중국 국가주석은 화웨이 그룹 회장인 런정페이와 동행해 영국 맨체스터 대학의 그래핀 연구를 참관했다.

화웨이 기업 창시자 런정페이는 현지 인터뷰를 통해 “앞으로 10~20년 안에 그래핀이 규소를 대체하는 기술적인 대혁명 시대가 올 것이다”고 밝히기도 했다.

화웨이는 영국의 맨체스터 대학과 그래핀의 응용법의 합작연구를 선언하고 ICT 분야의 차세대 기술, 소모성 전자제품과 이동통신 관련 사업에 사용될 그래핀 분야 연구에 집중하고 있다.

세계 그래핀 시장은 2009년 이후 급속히 발전해 왔으며 중국은 그 선두주자다. 현재 전세계 200개가 넘는 기관에서 1000명이 넘는 연구원들이 그래핀 기술개발에 열을 올리고 있다.

중국 국영연구기관인 중국과학원 산하 닝보 소재 연구소에서 발표한 2015년 그래핀 전문기술 분석보고서에 따르면 전세계 그래핀 특허출원 건수는 2009년 이후 기하급수적으로 늘어나 2014년에는 5000여건에 육박한다.

더불어 2015년 기준 전세계 특허보유 건수는 중국이 전체 시장의 46%를 차지해 1위를 기록하고 있고 뒤이어 한국, 미국 순이다.

에너지 특허출원 통계를 보면 주요 영역은 리튬전지이며 슈퍼 커패시터, 태양에너지전지, 연산축전지, 연료전지 등이 있다.

그래핀은 단결정 박막과 다결정 박막으로 세분화할 수 있고 물리 화학적 방법을 통해 흑연을 분쇄해 그래핀을 형성한다.

분쇄된 그래핀은 층과 형태에 따라 구체적인 그래핀의 응용 분야가 달라 다양한 산업에서 활용 가능하다.

하지만 현재 그래핀 기술은 응용에만 머물고 있으며 실험단계에서의 효과는 증명됐지만 제품 생산 및 상용화에 있어서는 지켜봐야 하는 상황이다. 그래핀 산업의 핵심지역으로 부상한 동남연해와 삼각주 지역이다.

현재 중국에서 그래핀을 연구하는 회사는 대부분 동부 연해지역 일대, 특히 장강삼각주 지역에 위치해 있다. 다음으로 쓰촨성 분지 일대와 톈진, 산시성, 내몽골에 조금씩 분포돼 있다.

장강 삼각주 지역 그래핀 산업 발전은 우월한 지리적 위치, 편리한 교통, 경제력과 큰 관련이 있다.

2015년 그래핀 전문기술 분석 보고서에 따르면 우시시는 2015년 그래핀 관련 산업 규모가 약 50억위안을 넘어섰으며 2020년에는 300억위안을 넘어설 전망이라고 밝혔다.

현재 그래핀 산업은 초기단계이나 중국 정부의 적극적인 지원책과 물질 본연적 장점을 고려할 때 향후 발전 가능성이 매우 높다.

현재 중국의 우시, 충칭, 난징, 칭다오, 창저우 등 중국의 여러 도시에 이미 그래핀 산업 클러스터가 형성돼 있다. 정부 관계자 및 주요 기업 CEO들의 높은 관심을 고려할 때 해당 산업에 대한 투자비용은 지속적으로 늘어날 전망이다.

특히 그래핀은 친환경 차량, 디스플레이, 비행기 재료 등 여러 분야에 활용가치가 높아 미래 대표 에너지로 부상할 가능성이 크다. 그래핀 기술을 사용한 휴대폰은 5초만에 완충되며 10일간 사용이 가능하다.

그래핀 전지는 10분 충전할 경우 친환경차량 기준 1000㎞를 주행할 수 있으며 그래핀 재료가 규소를 대체한다면 컴퓨터 처리속도가 지금보다 수백배는 빨라질 수 있다.

그래핀의 강도는 강철의 200배에 달해 초경량 비행기 재료로 사용할 수 있고 튼튼한 방탄복도 제작할 수 있다. 하지만 현재 그래핀의 산업화는 초기단계이므로 성숙한 산업사슬 형성 및 시장규모 확대 부분에 있어 많은 시간이 소요될 것으로 예측된다.

현재 중국 그래핀의 응용 개발 및 관련 산업 기업들이 이미 50개가 넘는 상태이나 관련 제품의 양산화에는 여러 어려움을 겪고 있는 실정이다. 더불어 국제시장의 수요 역시 많지 않아 시장 접근시 충분한 고려가 필요할 것으로 사료된다.

<자료원: 소호왕, 바이두신문, 2015년 그래핀 전문기술보고서 등 현지 언론 매체 자료 및 KOTRA 정저우 무역관 자료 종합>

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