화학소재 전문기업 휴비스(Huvis)가 '꿈의 소재'로 불리는 그래핀 섬유의 상업생산을 시작했다.

그래핀(graphene)이란 그라파이트(graphite·흑연)에서 탄소원자 1개 층을 분리해 낸 2차원 물질이다. 강철보다 200배 이상 강하고 열·전기 전도성이 뛰어나며 항균 기능도 지녔다.

그래핀 섬유란 그래핀을 섬유 공정에 주입시켜 원사로 생산하는 것. 지금까지 고순도 그래핀 섬유는 연구 단계에서만 가능한 일이었다. 탄소 결합체인 그래핀은 분산성이 좋지 않아 PET(폴리에스터) 폴리머와 합성이 쉽지 않기 때문.

지금껏 상업화된 그래핀 섬유는 대부분 그래핀 함량이 기준 미달이거나 섬유에 그래핀 물질을 코팅하는 방식이었다. 시중에 판매중인 그래핀 섬유가 블랙 또는 회색인 것도 이런 이유에 기인한다.

흑연에서 그래핀을 떼어내는 방식은 쓰임에 따라 다른데 서울대 스마트나노 벤처(대표이사 김립)가 초입자로 그래핀을 분리하는데 성공했다. 서울대 화학과 출신 박사들이 주축이 된 스마트나노 연구팀은 2018년 단일층 고순도 그래핀 원료 개발에 성공, 2019년 기존 파우더 방식이 아닌 액상 형태의 그래핀 원료를 개발했다.

이후 친환경 플라스틱 개발업체인 네오엔프라(대표이사 김헌상)는 스마트나노의 그래핀을 공급받아 섬유용 그래핀 마스터배치를 개발했다.이종(異種)의 물질을 결합하는 원천 기술을 통해 그래핀과 PET 폴리머의 안정적 결합을 성공시켰다.

휴비스와 네오엔프라는 작년 3월부터 그래핀 섬유를 생산하는 테스트를 진행, 그래핀 순도를 높이는 다수의 테스트 후 마침내 고순도의 그래핀 섬유 개발에 성공했다.

흑연에서 1개층을 분리한 싱글레이어 그래핀은 초고가로 1층만으로는 섬유로 양산하는 것은 불가능하며 휴비스는 1~5개층 정도로 분리된 그래핀을 첨가해 양산 가능한 그래핀 섬유를 만든다. 고순도 그래핀을 사용해 화이트 칼라의 원사로 생산 가능하며 우수한 염색성으로 다양한 색상의 원단으로 생산이 가능하다.

그래핀 섬유는 특수한 가공 없이도 항균·항곰팡이·항바이러스, 원적외선 방출, 정전기 방지 기능이 반영구적으로 발현돼 적용 범위가 매우 다양하다.

휴비스와 네오엔프라는 지난 달 그래핀 섬유의 안정적인 양산과 다양한 차별화 제품 전개를 위한 협약을 맺었다. 휴비스는 섬유용 그래핀 마스터배치를 향후 5년간 독점 공급받는다. 양사는 현재 개발된 그래핀 섬유 특징을 활용해 기능성 의류·의료용·침구류·마스크 등으로 시생산을 진행 중이다. 추후 그래핀 함량을 높여 반도체 공정에서 특수작업복으로 사용 가능한 도전사(導電絲)를 개발할 계획이다.

신유동 휴비스 사장은 “지금까지 연구소에서만 가능했던 그래핀 섬유를 이제 생활복으로 만나볼 수 있게 될 것"이라며 "안전과 보건 그리고 환경을 생각하는 첨단소재 개발에 더욱 힘쓸 것"이라고 말했다.