[칼럼] 꿈의 나노물질, 21세기 물질 분쟁의 서막 그래핀

[칼럼] 꿈의 나노물질, 21세기 물질 분쟁의 서막 그래핀

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▲하승우 박사 (c)시사타임즈

[시사타임즈 = 하승우 박사] 흔히들 흑연 하면 연필심부터 떠올린다. 연필심은 탄소를 응축하여 만든다.

 

금속은 충격에 강한반면 무겁고 화학적 내성이 약하며, 화학제품은 가볍지만 금속만큼 강하지 않고, 대부분 절연성을 가지며, 세라믹은 내열성, 내화성 및 강도가 우수하나 성형이 어려운 특성을 가지고 있다.

 

그래핀을 특수현미경으로 보면 탄소원자들이 육각형의 탄소 결정체가 기둥 형태로 돼 있고 벌집 모양의 육각형 그물처럼 배열된 평면들이 층으로 쌓여 있는 구조이며 두께는 0.2나노미터(nm)의 얇은 막을 이루고 있다.

 

그래핀이 주목받는 이유는 가볍고, 튼튼하고, 부식이 없고, 제조비용이 저렴하고, 탄성이 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다. 그렇다보니 우리몸속으로 들어가 뇌 활동을 실시간으로 감시하여 알츠하이머와 파킨슨 병 같은 퇴행성 뇌질환을 치료하기 위해 뇌 신호를 뇌, 영상으로 검출하고 뇌 혈류 흐름을 찾아낼 수 있는 것이 그래핀이다. 스마트폰을 떨어뜨려도 깨지지 않으며, 바닷물을 역삼투압(reverse osmosis) 방식으로 걸러내면 소금성분을 쉽게 걸러낼 수 있다. 다시 말해 그래핀은 혁명적인 담수화 기술인 셈이다.

 

 

그래핀은 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높고 강철보다 200배 이상 강하고 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통한다. 이런 특징으로 인해 차세대 신소재로 각광받는 소재로 평가 받고 있다. 그렇다보니 국방 군사무기에도 흑연은 필수재료로 쓰이고 있다. 대표적인 것이 항공우주산업의 스텔스 기술이다.

 

특수 도료에 흑연을 넣어 만든 외장 복합소재는 레이더 파를 흡수하는 특성을 갖고 있다. 미 공군의 상징인 스텔스기도 흑연 없이는 무용지물이다. 스텔스 기술은 미국최대 방산기업 록히드마틴이 40년 이상 투자해 개발된 것처럼 레이저 반사력 뿐만 아니라 3,900K (美 록히드마틴 스텔스 전투기 F35를 한국인 최초로 타보고 있는 필자)내열성으로 인해 로켓의 엔진내벽이나 용광로 고로방탄복, 소방복 등 내열성 장비의 재료로 사용되기도 한다.

 

그러나 북한은 국제사회 이사회의 우려에도 불구하고 핵무기 개발에 나선 배경에는 흑연이 자리 잡고 있다. 과거 북한이 IAEA(국제원자력기구)의 반대를 무릅쓰고 흑연감속로 재가동을 강행한 것은 고온의 원자력을 흑연으로 감속시키는 과정에서 플루토늄이 추출되기 때문이다. 전자(electron)를 분리해낸 후 플루토늄을 추출해 수소원자로 핵무기 개발에 나서는 결정적인 물질이 바로 흑연이다. 이렇듯 잘 사용하면 윤택해지는 생활로 바뀌지만 반대로 사용하면 인류의 생존을 위협하는 물질로도 사용될 수 있다.

 

일본은 천연흑연을 포기하고 일찍부터 인조흑연 개발에 뛰어들어 현재 전 세계에서 가장 높은 정제 기술력을 갖고 있다. 일본의 흑연은 일본 히타치케미컬과 JFE케미컬이 주도하고 있는데, 대부분의 한국 기업들도 일본에서 수입하고 있다. 중국에서 생산된 천연흑연이 일본으로 건너가 고순도 음극재로 재탄생되는 방식으로 일본은 세계 흑연 시장에서 막강한 영향력을 행사하고 있다.

 

이에 따라 정부는 과거에는 경험할 수 없었던 개체와 개체를 연결하여 기술의 한계를 뛰어넘는 21세기 신소재로 급부상하고 있다. 정부는 소재부품 1등국으로 도약하기 위해서 미래핵심 소재인 그래핀 산업 소재의 자체개발 능력과 이를 활용한 수요산업의 기술 경쟁력 확보를 위하여 체계적으로 육성해 나가야 할 것이며 센카쿠 열도를 두고 벌였던 영토분쟁이 중국의 대일본 희토류 수출 제한이라는 경제적 분쟁으로 번졌던 만큼 일본이 겪은 굴욕이 우리에게도 닥쳐올 수 있다. 그 굴욕은 굴욕으로 끝나지 않고 생존의 문제로 다가올 수 있다. 미래 생존을 위한 21세기 미래자원 확보 전쟁에 우리의 역량을 모아야 하는 이유다.

 

글 : 하승우 이학박사 / 블록체인 평론가

 

※ 이 기사는 시사타임즈의 공식입장이 아닌, 필자의 견해임을 밝힙니다.

 

 

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