나노튜브

만약 단일벽탄소나노튜브(SWCNT) 가 2010년 이후에 발견되었다면 분명 그래핀 튜브라고 명명됐을 것입니다. 왜냐하면 탄소나노튜브(CNT)가 바로 그래핀이 관 모양으로 말려 튜브로 만들어진 물질이기 때문입니다.

CNT 연구는 이미 20년 이상 지속되었지만 근래에 들어서야 학자들에 의해 그래핀 나노튜브의 경이로운 특성을 실질적으로 응용할 수 있게 되었습니다.

물론 이것은 나노튜브의 특징, 구조에 따른 성질, 직경, 길이, 그리고 무엇보다 중요한 탄소벽의 개수 등등에 대한 심도 있는 선행 연구가 뒷받침되었기 때문에 가능했습니다. 이미 상당한 수의 학술논문이 발표된 상태고, 많은 자료들이 공개되었습니다. OCSiAl은 그래핀 튜브, 제품으로서의 그래핀 튜브의 잠재력, 시장 정보 및 전망에 대한 당사만의 고유한 지식을 여러분과 함께 공유하고 싶습니다.



«탄소시대의 매니페스토»에도 언급되어 있듯이 OCSiAl 사가 가진 사명은 그래핀 나노튜브가 상용기술로 생산되는 유일한 범용 첨가제로서, 인류가 생산하는 재료의 2/3 이상을 개선하고 향상시킬 수 있다는 확신에 기초하고 있습니다. 전례 없는 뛰어난 물성, 나노입자 크기, 화학적 보편성 등이 그래핀 튜브가 최고의 나노모디파이어가 될 수 있는 밑바탕이 되고 있습니다.

GNT vs MWCNT

다중벽탄소나노튜브(MWCNT)와 비교했을 때, 그래핀 나노튜브(GNT)는 고유 특성에 있어서 상당 부분 MWCNT를 앞서갑니다.

러시아 전통인형인 '마트료쉬카'(인형 속에서 계속 작은 인형들이 나오는 민속공예품)처럼 MWCNT는 몇 개의 GNT (보통 15-20개) 들로 겹겹이 구성되어 있습니다. 한 개의 GNT는 20개의 GNT와 마찬가지의 물성을 가지고 있지만 무게는 20배 가볍습니다. 여기에서 매우 중요하고 결정적인 GNT의 강점을 도출할 수 있습니다. 그것은 바로 어떤 소재의 성질을 변형하는 데 있어서 훨씬 적은 농도로도 충분하다는 것입니다. MWCNT와 GNT간 효용농도의 차이는 100-1000배를 나타냅니다. 다시 말해, 사용하는 첨가제의 양을 절약할 수 있다는 것입니다. 그 밖에도 산업생산에 있어서 매우 중요한 요소 하나를 더 도출할 수 있습니다. MWCNT의 높은 농도는 해당 소재의 물성에 많은 영향을 끼치게 되고 그 결과 점도를 비롯한 소재의 기술적 특성을 심각하게 변형시킬 수 있습니다. 이로 인해 표준 기술공정에 접목시킬 수 없다는 문제점이 발생합니다.

반도체의 역할을 할 수 있는 것 또한 GNT이기 때문에 탄소시대의 마이크로전자산업에 있어서 시사하는 바가 큽니다.

물론, 당사만이 GNT의 강점을 인지하고 상용화 잠재력을 높이 평가하고 있는 것은 아닙니다. 이미 시장이 스스로 향후 발전 방향을 지목하고 있습니다.

역사적으로 볼 때, MWCNT의 생산량이 GNT의 생산량을 상회합니다. 보다 더 단순한 합성기술과 낮은 원가는 MWCNT의 생산량을 증대시키는 원동력이 되었습니다. 하지만 표준 기술공정에 적용하기 어렵다는 기술적 난제를 갖고 있는 MWCNT의 합성공장들을 결국 불필요한 신세로 전락하게 되었습니다. 이는 이미 시장참여자들 사이에서 나타나고 있는 현상이며, 결과적으로 공급구조 변화, 가격인하, 시장참여자 교체 등이 관찰되고 있습니다.

탄소나노튜브(CNT) 시장

당사는 2013년 탄소나노튜브 및 1차 가공물(마스터배치) 시장의 규모를 2억 달러로 평가하고 있습니다.

CNT market volume in 2013. Source: OCSiAl, 2014

GNT의 시장점유율은 낮은 경제성으로 인해 시장의 1/8에 그치고 있습니다. 하지만 R&D 분야의 뜨거운 관심에 힘입어 지속적으로 수요는 유지되고 있습니다.

최근 10년 간 전 세계적으로 몇 곳의 업체들이 연간 1톤의 GNT를 생산할 수 있다고 발표했습니다. 하지만 시간이 갈수록 더욱 명확해 지는 것은 1g 당 100$ 라는 현재의 가격 수준으로는 실제 제품에 GNT를 적용하는 것은 경제적으로 타당성이 없다는 것입니다. 양산의 단계로 넘어가면 가격이 인하되는 일반적인 현상 또한 일어나지 않았습니다. 당사의 판단으로는, 세계 그 어떤 기업도 GNT의 시장가격을 대폭 인하시키고 GNT를 이용한 공업제품의 생산과 수요를 실질적으로 증가시킬 수 있는 양산기술을 보유하지 못하고 있습니다.

단, OCSiAl 사를 제외하고 말입니다.

당사는 2014년을 기점으로 시장이 새로운 발전단계에 진입했으며, 이는 OCSiAl 사의 기술에 근거한다고 확언합니다. 5년 후 GNT의 생산량이 MWCNT의 생산량을 넘어설 것이며, GNT가 시장에서 지배적인 입지를 차지할 것입니다.

GNT의 가격이 1kg 당 500달러 선까지 인하된다고 해도 신 시장의 잠재적 규모는 700억 달러를 상회할 것 입니다.