'꿈의 신소재' 그래핀, 특허전쟁 불붙었다

휘는 디스플레이·비행기 날개…강도 높고 전도성 탁월

삼성 모바일기기 등 적용 급증…특허신청 1만건…상용화 가속



‘꿈의 소재’로 불리는 ‘그래핀’을 두고 특허 전쟁이 한창이다. 그래핀은 연필심의 원료인 흑연을 가장 얇게 한 겹 떼어낸 신물질이다. 0.34nm(나노미터·머리카락 굵기의 10만분의 1) 크기로 눈에 보이지 않을 정도로 얇고 투명하지만 성능은 상상을 초월한다. 강철보다 200배 단단하고, 실리콘보다 전기 전도성이 100배 이상 빠르며 열 전도성은 다이아몬드의 2배에 달한다. 그래핀이 발견된 지는 10년이 채 안 되지만 관련 특허 신청 건수는 지난 5월 말까지 9218건에 달했다.

월스트리트저널(WSJ)은 2000년대 초반만 해도 특허 신청이 0건이었으나 최근 5년 새 수천건이 쏟아지면서 학계와 산업계가 일제히 ‘그래핀 금맥 캐기’에 나섰다고 24일(현지시간) 보도했다. 그래핀 관련 특허는 국가별로 중국이 가장 많았고 미국과 한국이 뒤를 이었다. 기업·기관별로는 삼성이 1위를 차지했고 IBM과 성균관대가 각각 2위, 3위를 차지했다.

그래핀은 신축성이 뛰어나 아무리 변형시켜도 전기 전도성을 잃지 않기 때문에 ‘꿈의 나노물질’이라는 별명을 얻었다. 외부의 전력 공급 없이도 휘거나 구부리거나 진동을 주면 스스로 전력을 발생시켜 휘는 디스플레이의 전력 문제를 해결할 수 있다.

그래핀의 활용 분야는 무궁무진하다. DNA 염기서열 분석은 물론 손목에 차는 휘는 휴대폰, 컴퓨터 칩, 전자종이, 태양전지, 담수화 장치, 자동차의 천연가스 탱크, 비행기 날개 등에 두루 쓰인다. 영국 케임브리지대에서 40건의 그래핀 연구를 진행하고 있는 안드레아 페라리 교수는 “그래핀은 강철, 플라스틱, 실리콘처럼 세상을 변화시킬 신소재”라며 “최근 자유자재로 접고 구부리는 그래핀 키보드를 개발해 휘는 디스플레이의 새 패러다임을 열었다”고 말했다.

IBM, 삼성, 애플 등은 이미 상용화 단계에 들어섰다고 WSJ는 전했다. 그래핀의 뛰어난 전도성 때문에 전자업계에서는 오랜 시간 공을 들여왔다. 삼성전자와 노키아 등은 그래핀을 적용한 모바일 기기의 특허를 신청했다. 스포츠용품 전문업체 헤드는 최근 그래핀 나노섬유로 테니스 라켓을 만들었다. 사브는 그래핀 소재로 비행기 날개를 만들어 해빙 성능을 높였고, 록히드마틴은 그래핀의 높은 투과율을 활용해 담수화 필터를 만드는 데 성공했다. 잉크젯 프린터를 대체할 그래핀 잉크가 개발되자 바스프는 이 잉크를 흘려 자동차 시트를 순식간에 데우는 특허를 5년 내 상용화할 예정이다.

김보라 기자 destinybr@hankyung.com




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