꿈의 신소재로 불리는 그래핀이 본격적인 상용화 단계에 접어든다. 산업통상자원부는 7월 8일 일산 킨텍스에서 열린 '나노코리아 2026' 행사에서 그래핀 산·학·연 전문가들과 함께 '그래핀 산업화 네트워크' 착수 회의를 열고, 그래핀 상용화 기술로드맵을 공개했다.
그래핀은 탄소 원자가 육각 벌집 모양으로 연결된 2차원 나노소재로, 열전도성과 전기전도성, 강도 등이 매우 뛰어나다. 구리보다 열전도성이 13배 이상 높고, 강철보다 강도가 200배 이상 강하며, 은보다 전기전도성이 1.6배 뛰어나다. 이러한 특성 덕분에 반도체, 이차전지, 디스플레이 등 첨단산업의 핵심 소재로 주목받아 왔다.
이번에 출범한 '그래핀 산업화 네트워크'는 그래핀 상용화의 가장 큰 걸림돌인 기술적 난제를 해결하기 위해 마련됐다. 수요기업과 공급기업, 연구기관이 함께 참여해 공동 실증 과제를 발굴하고, 수요-공급 기업을 매칭하며, 실증 과정에서 발생하는 표준·인증·규제 등 애로사항을 해결해 나갈 계획이다.
산업부가 함께 공개한 '그래핀 상용화 기술로드맵'은 크게 세 단계로 구성된다. 1단계(2026년~)는 방열 분야에 집중한다. 반도체, 이차전지 등 첨단산업에서 가장 시급한 문제로 꼽히는 열 관리 문제를 그래핀으로 해결하는 것이 목표다. 2단계(2027년~)는 AI 반도체와 데이터센터 등 첨단산업의 병목 현상을 해소하는 방향으로 확장된다. 3단계(2028년~)는 그래핀 적용 분야를 산업 전반으로 넓히는 산업확장형 로드맵이다.
로드맵의 3대 전략은 '그래핀 소재 초격차 확보', '첨단산업 기술 한계 해소', '수요주도형 생태계 확장'이다. 먼저 그래핀 원소재의 품질을 고도화하고, 층수와 결함, 분산성을 정밀 제어하는 기술을 확보하며, 대량생산과 중간재 가공 기술을 고도화한다. 이를 통해 현재 연간 2톤 수준인 그래핀 플레이크 생산량을 2030년까지 연간 10톤 이상으로 늘리고, CVD(화학기상증착) 방식 생산량도 월 1,000㎡에서 10,000㎡ 이상으로 확대할 계획이다.
둘째, 첨단산업의 기술 한계를 해소하기 위해 전기차 인프라 부품, 온디바이스와 데이터센터, 전력반도체와 AI 반도체 분야에서 그래핀 적용을 추진한다. 전기차 배터리와 충전 인프라용 고열전도·경량 복합소재, AI 서버용 방열·차폐소재, 전력반도체용 고열전도 인터페이스 소재(TIM) 등을 개발한다.
셋째, 수요주도형 생태계를 확장하기 위해 그래핀과 다른 나노소재를 결합한 하이브리드 소재를 개발하고, 글로벌 밸류체인에 전략적으로 진입하며, 미래 수요를 창출하는 상용화를 촉진한다. 소재-부품-제품 간 협력 체계를 구축하고 국제 인증과 표준 대응을 통해 글로벌 시장 진입 기반을 마련한다.
산업부 최우혁 첨단산업정책관은 "그래핀은 첨단산업을 혁신할 잠재력을 지닌 소재"라며 "이 잠재력이 산업 현장으로 이어지도록 오늘 공개한 로드맵과 산업화 네트워크를 출발점으로 실증과 초기 수요 창출을 밀착 지원해 나가겠다"고 밝혔다.
이번 회의에는 산업부 첨단산업정책관, 재경부 초혁신경제추진단장, 산업부 섬유탄소나노과장, 그래핀 수요·공급기업 임원과 연구자 등 25명이 참석했다. 참석자들은 그래핀이 다양한 물성을 지녀 응용 가능성이 넓은 만큼, 로드맵에 담긴 방향 외에도 산업 현장의 새로운 수요와 응용처를 지속 발굴할 필요가 있다는 데 공감했다.
그래핀은 지난 2010년 노벨물리학상 수상 이후 전 세계적으로 연구개발이 활발히 진행돼 왔다. 우리나라는 그래핀 합성·고품질화·대면적화 등에서 세계적 수준의 연구 성과를 창출했으며, 핵심 특허 경쟁력도 중국, 미국, 유럽연합에 이어 세계 4위 수준이다. 정부는 2010년부터 2024년까지 그래핀 원천기술 확보와 사업화 기반 확보를 위해 총 2,054억원을 투자했다.
앞으로 산업부는 그래핀 산업화 네트워크를 통해 수요기업의 요구 물성과 품질 기준을 파악하고, 공동 실증 과제를 발굴하며, 상용화 애로를 해소하는 데 주력할 방침이다. 특히 방열 분야를 시작으로 그래핀 적용이 성공하면, AI 반도체, 전기차, 데이터센터 등 첨단산업 전반으로 확산될 것으로 기대된다.
이번 로드맵과 네트워크 운영은 '초혁신경제 선도프로젝트'의 일환으로 추진된다. 정부는 그래핀 상용화를 통해 2030년까지 1,000억원 이상의 사업화 실적을 달성하고, 5건 이상의 사업화 성과를 창출한다는 목표를 세웠다. 이를 위해 기술개발, 기업 성장, 기반 조성을 통합적으로 추진해 그래핀 산업의 상용화를 가속화할 계획이다.
