“공장 가동까지 14개월… ‘꿈의 소재’ 그래핀 생산 자부심으로 버텼다”

“파주 산업단지에 있는 기존의 물티슈 제조 공장을 인수했다. 그래핀을 생산하고자 공장을 개조해 파주시·경기도·환경부의 허가·승인을 받는 데 무려 14개월이 걸렸다. 멀쩡한 기업도 영업정지 3개월이면 문을 닫을 정도로 충격이 큰데, 1년 넘도록 생산도 못 하고….”
그래핀 대량생산 체제를 갖춘 KB엘러먼트의 배경정 대표는 최근 서울신문과의 인터뷰에서 “지난 5월 초부터 그래핀 생산을 시작했다”고 말문을 열었다. 격식보다는 내실을 중시하는 엔지니어 특유의 분위기에 대량생산 체제를 갖췄다는 자부심이 물씬 풍겼다. 설립 8년차의 회사는 지금까지 투자금 167억원을 유치했다.
배 대표는 2016년 9월 수원의 경기도경제과학진흥원에서 제공한 40평 크기 공간에서 그래핀 개발에 집중하면서 법인을 설립했다. 2018년 3월 화학약품을 사용하지 않는 ‘비산화’ 그래핀 개발에 성공했다. 그래핀 대량생산 체제로 전환하고자 작년 초 전용면적 1200평 규모의 기존 공장을 매입, 파주 신촌단지로 이전했다.●국내 단 두 곳에 불과한 고난도 기술
배 대표는 시장 선점을 향한 장밋빛 꿈으로 대량생산을 위한 공장을 확보했다. “기존 공장을 인수한 데다 우리는 화학물질을 전혀 사용하지 않아 허가가 순조로울 줄 알았다. 하지만 관공서에 서류를 낼 때마다 뚜렷한 이유도 없이 퇴짜를 맞았다. 신생 기업이 1년 넘도록 제품을 생산하지 못하니 직원들 급여도 줄 수 없었다. 기존 투자자들은 ‘허가를 받지 못하는 이유는 회사에 심각한 문제가 있는 탓 아니냐’고 질타했다. 허가받으러 관청을 들락거리면서 혼자 차 안에서 울기도 많이 울었다. 다행히 지난 2월 최종 승인이 났다.” 그러곤 연간 21t의 그래핀 생산 체제를 갖췄다. 국내에서 그래핀 대량생산 체제를 갖춘 기업은 두 곳에 불과할 정도로 고난도 기술을 갖추고 있다.
KB엘러먼트는 이달 글로벌 완성차 협력사에 그래핀을 공급한다. 전기차 배터리의 발열 폭주를 막기 위해 그래핀의 방열 기능을 활용하는 것이다. “이차전지는 전기차 바닥에 깔린다. 배터리에 열이 날 경우 그 열을 차량 외부로 방출하도록 하는 소재에 그래핀을 적용하는 것이다. 이를 통해 전기차의 배터리 발열 폭주를 막는 것이다.” 회사는 국내 배터리 3사와 비밀유지(NDA) 계약을 맺고 배터리 제조에 그래핀을 적용, 열 폭주 현상을 지연시켜 운전자와 탑승자들이 안전하게 대피할 시간을 벌어 주는 제품도 개발 중이다.
그래핀은 다양한 특성 때문에 ‘꿈의 소재’로 불린다. 하지만 실험실 단계가 아닌 대량 생산은 쉽지 않다. KB엘러먼트가 채택한 생산 방식은 비산화 공법이다. “기존의 산화·환원 방식 그래핀 생산은 흑연 원료에 강산을 사용하면서 30단계의 공정을 거친다. 하지만 우리의 공법은 단 한 방울의 화학물질조차 투입하지 않는 방식으로 공정도 5단계로 단순화했다. 세계 최초다.”
배 대표의 혁신적인 생산 방식은 대기압 플라스마 기술을 도입한 것이 특징이다. “공기 중의 질소 가스를 포집해 섭씨 1만 4000도의 플라스마를 만든다. 여기에 미세한 흑연 가루를 흘려 대기 플라스마와의 반응을 통해 그래핀을 만든다. 이렇게 생산된 그래핀은 기존 방식을 활용한 것보다 6배 정도 품질이 좋다.” 회사가 보유한 특허 55건 가운데 ‘고온 플라스마 방사법’은 미국·중국·일본·영국에도 등록한 비장의 친환경적 기술이다. 배 대표는 그래핀 문외한인 기자에게도 동영상만 보여 주었을 뿐 실물 공장의 접근은 막았다.
화학물질 투입 없는 비산화 공법
그래핀 오폐수·오염 물질 안 나와
관공서에 공장 허가 요청했지만
뚜렷한 이유도 없이 수차례 퇴짜

엔지니어에서 회사 대표로 변신
‘미친 짓’이란 이야기도 많이 들어
그동안 흘렸던 눈물이 동기부여
2025년 그래핀 회사 첫 IPO 목표
●가격·환경오염 문제 해결한 생산방식
그래핀 상용화의 걸림돌을 묻자 그는 가격이라고 즉답했다. 기존 방식으로 생산된 그래핀 가격은 단독 소재일 경우 g당 10만원이다. 그는 “금보다 훨씬 비싼 이런 가격대로는 그래핀이 아무리 좋아도 최종 제품 가격이 엄청 올라가는데 누가 도입하겠나. 가격을 낮추기 위해서는 생산공정을 단순화해야 한다. 이런 전략으로 사업을 시작했다. 우리 방식으로 생산하면 단가가 g당 1만원 이하로 내려간다”고 강조했다.
“더 심각한 것은 환경오염이다. 기존의 산화·환원 방식에는 강산이 사용된다. 그래핀 1㎏을 생산하는 데 중금속 오폐수 2.4t이 발생하고 대기오염 물질도 대량으로 나온다. 정제한다고 하지만 완벽하지도 않고 비용도 많이 든다. 하지만 우리 방식으로 생산하면 오폐수와 대기오염 물질이 발생하지 않는다. 그런데도 그래핀이 나노 화학으로 분류됐다는 이유로 공장 허가 과정이 그렇게 까다로웠다.”●21년간 삼성에서 근무한 ‘삼성맨’
배 대표는 어떻게 그래핀과 인연을 맺었을까. 그는 삼성전자와 삼성디스플레이에서 21년간 근무한 ‘삼성맨’ 출신이다. 삼성디스플레이에서 투명 전극인 ITO를 대체하기 위한 기술을 개발하다 ‘투명하면서 접을 수 있는 소재를 개발해야겠다’고 생각하고 2008년 회사를 나왔다. “그동안 엔지니어로만 살아 세금계산서도 끊을 줄 몰랐다.” 한 벤처기업에 들어가 경영과 영업을 맡으면서 8년간 경영 수업을 받았다. 그러곤 2015년 5월 책상 3개로 시작한 수원의 공유오피스에서 그래핀 생산을 모색했다.
그의 전공이 궁금했다. 1969년 서울에서 태어난 그는 고교를 졸업하고 바로 삼성전자에 취업했다. 유도 선수로서 올림픽 금메달 꿈을 키워 가던 고교 시절에 불의의 사고로 갑자기 부모를 여의는 바람에 외톨이가 된 그는 유도 코치의 추천으로 삼성반도체에 입사했다. 하지만 공부에 대한 갈증으로 사내 대학인 ‘삼성전자공과대학’(SSIT) 1기로 입학해 화학과 소재, 물리 등에 대해 누구보다 깊이 파고들어 갔다. 그는 “투자 유치를 하거나 그래핀 산업에 대해 발표할 때 패널이나 대학교수들로부터 무시를 당한 경우도 많았다”며 말을 아꼈다.
“2018년에는 펀딩을 위한 IR(투자설명회)을 진행하면서 벤처캐피털사 80곳을 찾아다녔지만 아무도 관심을 가져 주지 않았다. 긍정적인 이야기를 들어본 적이 없었다. 처음 1, 2년이 지났을 때 ‘당신 학벌로 한국에서 소재 사업을 하는 것은 미친 짓’이라는 이야기도 많이 들었다. ‘열정만 가지고 이 사업을 하다간 6개월 뒤에 망할 것이다’, 문전박대를 넘어 심지어 ‘너 자살해 봤나’ 이런 말까지 들었다. 여기 준공할 때 그분들에게 제일 먼저 초대장을 보냈는데 안 오셨더라. IR 당시 ‘자동차사를 타깃으로 그래핀을 공급할 계획’이라고 했더니 100명이면 100명 모두 ‘불가능하다. 자동차 시장은 진입 장벽이 높아서 너희 같은 소재는 절대로 못 들어간다’고 했다. 하지만 4년이 지난 지금 해냈다.”
그도 그럴 것이 그래핀은 한때 ‘밈 주식’처럼 유행했다. 많은 이들이 그래핀을 한다면서 투자를 유치했으나 결과물은 없고 투자 실패 사례가 만들어졌다. 투자업계는 냉담할 수밖에 없었다.
●세계 첫 그래핀 중간재 상용화 성공
그가 생산하는 그래핀은 고객 맞춤용으로 기능화한 신소재 중간재다. 공급 가능한 제품은 2차원 구조의 비산화 그래핀 파우더와 그래핀 분산 제품이다. 이차전지와 전자 부품 등에서 발생하는 열을 냉각 시스템으로 전달하는 소재인 방열 소재(TIM)와 100% 수입에 의존하던 방열 소재 필러도 공급할 수 있다. 이런 그래핀 중간재 상용화를 위해 삼성과 LG로부터 2년 동안 평가를 받았고 2020년 이들의 협력사로 등록되면서 전 세계에서 처음으로 그래핀 상용화에 성공한 회사가 됐다. 해외 시장에도 진출했다.
회사는 내년 150억원을 목표로 시리즈B 투자를 계획하고 있다. 투자금은 생산라인 2개 추가와 제2공장 설립에 투입할 계획이다.
“정말로 별의별 소리를 다 들었고 울기도 많이 울었다. 그런데 그것들이 동기부여가 되고 꼭 해내겠다는 오기가 생겼다. 2025년에 기업공개(IPO)를 통해 그래핀 회사로는 대한민국 첫 상장회사라는 기록을 남기고 싶다.” 그의 이야기에는 절절함이 묻어났다. “2019년 직원들 급여를 주지 못할 정도로 형편이 어려웠을 때 일부 직원들이 2000만원을 모아 와 ‘우리는 몇 달 안 받아도 되니깐 나머지 직원들 급여에 보태라’며 줬다. 이런 친구들에게 보답하고 싶다. 정부도 말로만 ‘소부장’ 지원이 아니라 정말로 소부장을 만나 보고 현장에 맞는 정책을 만들어 주면 좋겠다.”