첨단소재 맥신, 국내 첫 대량생산 착수

나인테크, 맥신 생산 법인 설립…세계적으로 앞선 시도
주주총회서 맥신 전문가 인인식 교수 사외이사 선임 예정
새로운 시장 개척하는 '퍼스트 무버' 탄생 예고

'꿈의 신소재' 맥신(MXene) 대량 생산을 시작하려는 움직임이 나타나고 있다. 세계적으로도 앞선 시도라는 점에서 대량 생산에 성공했을 때 경제적 가치가 클 것으로 보인다. 이차전지 전극에 맥신을 적용하면 수명 연장하고 용량을 확대할 수 있어 차세대 배터리 경쟁력을 확보하는 핵심 소재로 꼽힌다. 뿐만 아니라 맥신은 금속 이외의 소재 중 가장 높은 전기전도도를 가지고 전자파 차폐 및 흡수가 가능하면서 물이나 용매에 잘 섞이기 때문에 맥신을 코팅하는 것만으로도 특성이 발현돼 배터리·슈퍼캐퍼시터 전극 및 센서, 발광다이오드 디스플레이 등 다양한 첨단산업 분야로의 응용이 기대되고 있다.

24일 관련업계와 나인테크에 따르면 나인테크는 최근 맥신 생산을 담당할 신규 법인에 대한 사업자 등록을 마쳤다.

나인테크 관계자는 "신규 법인을 통해 대량으로 제조할 예정으로 생산 장비를 발주할 것"이라며 "대량생산을 통해 맥신을 시장에 싸게 내놓을 것"이라고 설명했다.

맥신은 금속층과 탄소층을 번갈아 쌓아 만든 나노물질이다. 높은 전기전도성을 갖추고 여러 금속화합물과 조합할 수 있다. 반도체, 전자기기, 센서 등 다양한 산업에서 활용할 수 있다. 맥신 전기 전도도는 기존 전극 소재인 그래핀보다 10배 정도 높아 이차전지의 전극으로 활용하면 용량은 늘리고 충전 시간은 줄일 수 있다. 전자파를 차단하는 능력이 뛰어나 자율 주행차의 부품에 쓰거나 웨어러블 기기 등 다양한 전자기기에도 적용할 것으로 기대된다.

관계자는 "맥신 가격이 비싸서 아직 본격적으로 시장이 형성되지 않고 있다"며 "나인테크 대량 생산 시도는 세계적으로도 빠른 단계"라고 말했다. 이어 "올해 의미 있는 매출이 발생할 것으로 기대한다"며 "내년에는 매출 규모가 한단계 올라설 것으로 전망한다"며 "본사업 호조와 함께 추진 중인 신규 사업 성장성이 더해질 것"이라고 덧붙였다.

산업 현장에서 신소재를 받아들이려면 다양한 검증 과정이 필요하다. 검증을 통해 기존 소재보다 뛰어나다는 점을 입증하면 수요가 빠르게 늘어난다. 나인테크가 올해 대량생산에 나선 이후 생산수율과 품질, 생산능력 등에 따라 매출 규모가 달라질 수 있다. 상용화했을 때 이차전지 품질을 높이는 데 기여할 것으로 기대했다.

나인테크는 오는 31일 주주총회를 열고 인인식 교수를 사외이사로 선임한다. 회사 측은 인인식 사외이사 후보자가 신소재를 기반으로 하는 차세대 전극기술 개발 및 사업화 등 회의 발전에 크게 기여할 것으로 판단해 추천한다고 설명했다.

앞서 인 교수는 2023년 맥신을 차세대 이차전지 전극에 적용해 수명과 용량을 확대할 수 있는 기술을 개발했다. 맥신을 다양한 종류의 유기화합물로 표면 개질해 하이니켈 양극재, 실리콘 음극재, 건식공정 등 차세대 배터리 분야에서 필요로 하는 고전도 도전재로 적용하는 데 성공했다.

지난해에는 국제적인 저명 학술지 '네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 저널에 논문을 게재했다. 맥신 기반 인쇄 전극이 기존 진공 증착으로 제작되는 알루미늄, 금 등에 비해 더욱 우수한 전극 특성이 구현한다는 것을 세계 최초로 입증했다. 연구팀은 기존의 이차전지와 반도체 분야 등에서 사용되는 탄소나노튜브와 같은 탄소나노소재에 비해 인쇄성과 전기 전도성이 월등하다는 것을 활용해 인쇄 전자 분야에 적용했다.

배터리 업계는 고용량화와 저가격화를 위해 실리콘 음극 전극, 황 양극 전극 등 차세대 배터리 기술개발을 추진하고 있다. 에너지 밀도와 수명 문제로 상용화 걸림돌이 되고 있다. 맥신이 이러한 단점을 극복할 수 있는 신소재로 주목받고 있다. 차세대 배터리 상용화를 앞당기는 열쇠가 될 것으로 기대되고 있다.

나인테크는 2023년부터 인 교수와 이차전지용 핵심소재 개발 업무협약(MOU)을 체결하고 맥신 활용 전극용 도전재 등 신소재 원천기술 상용화를 추진했다. 올해 대량 생산을 앞두고 인 교수가 사외이사로 합류하면서 맥신 사업화가 탄력을 받을 것으로 보인다.

박형수 기자 parkhs@asiae.co.kr