그래핀 리튬전지, 신에너지 시대를 준비하는 중국

- 높은 경제력 바탕으로, 동부 연해지역 위주로 산업클러스터 형성 -

- 중국, 그래핀에 대한 활발한 연구로 특허건수 세계 1위 기록 -

     

 

 

□ 세계 최초 그래핀 리튬전지 '시왕' 뛰어난 성능 선보여

 

 ○ 시왕은 영하 30~80도의 환경에서도 작동할 정도로 제품 성능이 우수하며, 충전효율은 보통전지 대비 24배에 달해 3500회까지 충전이 가능함.

     

시왕(烯王)전지와 일반 전지 비교

제품명	시왕(烯王) 휴대전지	일반 휴대전지
전력량	4800mAh	4800mAh
충전 시간	13~15분	300~360분
충전 가능 횟수	3500회	500회
작동 가능 온도	-30~-80도	0~-60도

자료원: 소후왕(搜狐网)

 

□ 중국 정계 및 기업, 그래핀 기술에 대한 기대감 고조

  

 ○ 동쉬광디엔(东旭光电)사의 투자책임자 겸 상하이 탄위엔후이구(上海碳源汇谷) 회장인 왕중후이(王忠辉)에 따르면, 그래핀 기술은 타 전자기술에 비해 발전 가능성이 매우 높고, 애플리케이션 역사의 혁명적 돌파구라고 밝힘.

 

 ○ 국무원 참사 겸 국가에너지원국 국장 쉬딩밍(徐锭明)은 장기적인 관점에서 그래핀 기술 보유 여부가 첨단기술 시대 진입의 매우 중요한 요소임을 강조함.

 

□ 그래핀, 전자이동성, 유연성, 열전도성 등 여러 측면에서 다른 물질에 비해 뛰어난 것으로 밝혀져

     

 ○ 그래핀은 영국 맨체스터 대학의 안드레 가임과 콘스탄틴 노보셀로프 교수가 발견한 물질로, 그 공로를 인정받아 노벨물리학상을 수상함.

     

 ○ 위의 물질은 원자 1개의 두께(100억분의 2m)를 가지면서 물리적, 화학적 안정성이 뛰어나고 늘리거나 휘어도 원형을 유지하며, 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통함.

     

 ○ 더불어 실리콘에 비해 100배 이상 전자이동성이 빠르고, 같은 분자구조를 가진 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 뛰어남.

     

 ○ 또한, 강철보다 200배 이상 강하며 냉각이 빨라 그래핀 기기 내 발열 이상 문제가 발생하더라도 열을 잘 잡아주는 특징이 있음.

          

□ 정부의 전폭적인 지원과 관심으로 성장가도를 달리는 중국의 그래핀 기술

     

 ○ 중국 정부는 12.5규획에 의거, 신흥산업 지원의 일환으로 국가자연과학기금회를 통해 3억 위안이 넘는 금액을 그래핀 산업에 지원하고 있음.

  - '중국그래핀산업기술창신전략연맹'(创新战略联盟)을 설립해 그래핀 기술개발, 표준전략, 특허개발 및 국제 협력 등 다양한 부서를 통해 그래핀 산업 발전을 위한 지원을 아끼지 않고 있음.     

  - 중국그래핀산업기술창신전략연맹에 따르면, 그래핀 분야의 시장규모가 지속적으로 늘어날 것으로 예측했으며, 2020년에는 중국의 그래핀 산업 규모가 1000억 위안에 달할 것으로 전망함.

 

 ○ 정재계 유명인사, 연구소 현장 방문 등을 통해 그래핀 기술에 대한 높은 관심 표명

  - '15.10.23. 시진핑(习近平) 중국 국가주석은 화웨이(华为) 그룹 회장인 런정페이(任正非)와 동행해 영국 맨체스터 대학의 그래핀 연구를 참관함.

  - 화웨이(华为) 기업 창시자 런정페이(任正非)는 현지 인터뷰를 통해 "앞으로 10~20년 안에 그래핀이 규소를 대체하는 기술적인 대혁명 시대가 올 것이다"라고 밝힘.

  - 화웨이는 영국의 맨체스터 대학과 그래핀의 응용법의 합작연구를 선언하고,  ICT 분야의 차세대 기술, 소모성 전자제품과 이동통신 관련 사업에 사용될 그래핀 분야 연구에 집중하고 있음.

 

□ 그래핀 시장 동향

 

 ○ 세계 그래핀 시장은 2009년 이후 급속히 발전해 왔으며, 중국은 그 선두주자임.    

  - 현재 전 세계 200개가 넘는 기관에서 1000명이 넘는 연구원들이 그래핀 기술개발에 열을 올리고 있음.

  - 중국 국영연구기관인 중국과학원 산하 닝보 소재 연구소에서 발표한 2015년 그래핀 전문기술 분석보고서에 따르면, 전 세계 그래핀 특허출원 건수는 2009년 이후 기하급수적으로 늘어나 2014년에는 5000여 건에 육박함.

  - 더불어 2015년 기준, 전 세계 특허보유 건수는 중국이 전체 시장의 46%를 차지해 1위를 기록하고 있고, 뒤이어 한국, 미국 순임.

     

 ○ 에너지 특허출원 통계를 보면, 주요 영역은 리튬전지이며 슈퍼 커패시터,  태양에너지전지, 연산축전지, 연료전지 등이 있음.

 

에너지 특허출원 통계표

 자료원: 2015 그래핀 전문기술분석보고서

     

 ○ 그래핀은 단결정 박막과 다결정 박막으로 세분화할 수 있고, 물리 화학적 방법을 통해 흑연을 분쇄해 그래핀을 형성함.

  - 분쇄된 그래핀은 층과 형태에 따라 구체적인 그래핀의 응용 분야가 달라 다양한 산업에서 활용 가능

     

 ○ 하지만 현재 그래핀 기술은 응용에만 머물고 있으며, 실험단계에서의 효과는 증명됐지만 제품 생산 및 상용화에 있어서는 지켜봐야 하는 상황임.

                   

□ 그래핀 산업의 핵심지역으로 부상한 동남연해와 삼각주 지역

  

 ○ 현재 중국에서 그래핀을 연구하는 회사는 대부분 동부 연해지역 일대, 특히 장강삼각주 지역(长三角区域)에 위치해 있음. 다음으로 쓰촨성 분지 일대와  톈진(天津), 산시성(山西), 내몽골(内蒙古)에 조금씩 분포함.

  - 장강 삼각주 지역(长三角地区) 그래핀 산업 발전은 우월한 지리적 위치, 편리한 교통, 경제력과 큰 관련이 있음.

  - 2015년 그래핀 전문기술 분석 보고서에 따르면, 우시시(无锡市)는 2015년 그래핀 관련 산업 규모가 약 50억 위안을 넘어섰으며, 2020년에는 300억 위안을 넘어설 전망이라고 밝힘.

            

□ 시사점 및 전망

     

 ○ 현재 그래핀 산업은 초기단계이나, 중국 정부의 적극적인 지원책과 물질 본연적 장점을 고려할 때 향후 발전 가능성이 매우 높음.

  - 현재 중국의 우시(无锡), 충칭(重庆), 난징(南京), 칭다오(青岛), 창저우(常州) 등 중국의 여러 도시에 이미 그래핀 산업 클러스터가 형성됨. 정부 관계자 및 주요 기업 CEO들의 높은 관심을 고려할 때, 해당 산업에 대한 투자비용은 지속적으로 늘어날 전망임.

     

 ○ 특히 그래핀은 친환경 차량, 디스플레이, 비행기 재료 등 여러 분야에 활용가치가 높아, 미래 대표 에너지로 부상할 가능성이 큼.

  - 그래핀 기술을 사용한 휴대폰은 5초 만에 완충되며, 10일간 사용이 가능함.

  - 그래핀 전지는 10분 충전할 경우, 친환경차량 기준 1000㎞를 주행할 수 있음.

  - 그래핀 재료가 규소를 대체한다면, 컴퓨터 처리속도가 지금보다 수백배는 빨라질 수 있음.

  - 그래핀의 강도는 강철의 200배에 달해 초경량 비행기 재료로 사용할 수 있고, 튼튼한 방탄복도 제작할 수 있음.

  

 ○ 하지만, 현재 그래핀의 산업화는 초기단계이므로, 성숙한 산업사슬 형성 및 시장규모 확대 부분에 있어 많은 시간이 소요될 것으로 예측됨.

  - 현재 중국 그래핀의 응용 개발 및 관련 산업 기업들이 이미 50개가 넘는 상태이나, 관련 제품의 양산화에는 여러 어려움을 겪고 있는 실정임.

  - 더불어 국제시장의 수요 역시 많지 않아, 시장 접근 시 충분한 고려가 필요할 것으로 사료됨.

 

    

자료원: 소호왕, 바이두신문, 2015년 그래핀 전문기술보고서 등 현지 언론 매체 자료 및 KOTRA 정저우 무역관 자료 종합