배경정 대표님이 

2025년 1월 월간인물 매거진에 소개 되었습니다. 

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㈜케이비엘러먼트 배경정 대표 - 꿈의 신소재 그래핀, 국내 최초 그래핀의 상용화 넘어 다양한 산업과의 협업으로 전방위적 활용 이끌어내는 ㈜케이비엘러먼트

- 국가 전략산업 경쟁력의 핵심, 대한민국 화학·소재산업의 혁신을 위한 새로운 도전

‘꿈의 신소재’라 주목받았던 그래핀은 전기차, 에너지 저장, 센서, 디스플레이, 바이오테크 등 다양한 분야와 융합하며 시너지를 낼 것이라 기대를 모은다. 가벼우면서도 강한 내구성으로 기존 소재가 가진 한계를 뛰어넘은 그래핀은 단순한 신소재를 넘어 산업의 한계를 돌파할 게임체인저로 혁신을 주도하고 있다. 국내 최초로 그래핀의 상용화를 둘러싼 기술적 난제를 극복해낸 ㈜케이비엘러먼트는 산업 내 기술기반 및 탄소 나노 소재의 지속가능성을 확보하기 위한 기술고도화에 나서며 그래핀의 무한한 가능성을 실현하고 있다. 배경정 대표는 21년간의 엔지니어 경험과 불굴의 의지로 그래핀 상용화에 성공하며, 소재 산업의 혁신을 이끌고 있다. 케이비엘러먼트의 도전은 단순히 기업의 성장을 넘어 한국 제조업의 미래를 새롭게 정의하고 있다.

친환경적이면서도 기존 대비 10% 수준의 판가로 가격경쟁력까지 갖춘 그래핀 제조 공정 개발

㈜케이비엘러먼트는 그래핀을 개발 및 생산하고, 중간재화·신소재화하여 산업별로 적용하는 국내 유일의 기업이다. 그래핀의 특성을 극대화하는 핵심기술을 토대로 적용 산업을 지속적으로 확대하며 그래핀의 가능성을 구현하고 있다. 독보적인 기술력으로 국내 최초로 그래핀을 상용화한 것이다.

탄소 원자들이 벌집모양으로 배열되어 있는 흑연의 한 층을 분리시킨 물질인 그래핀은 정전기에 취약한 장비, 전자부품 및 제품 보호를 위한 대전방지제로 범용적으로 사용된다. 늘리거나 구부려도 전기적 성질이 유지되는 것은 물론 강철의 200배에 달하는 강도와 구리의 100배에 달하는 전기전도도를 띄며, 전자 이동도는 실리콘의 100배 이상, 열전도도는 다이아몬드의 2배를 자랑한다. 그래핀이 꿈의 신소재라 불리는 이유다.

그래핀 제조 방법은 크게 물리적 박리와 화학적 박리로 나뉜다. 화학적 방법은 비싼 제조단가와 여러 화학물질 사용으로 인한 환경오염 등 단점을 수반한다. 많은 기업들은 대량생산 및 응용제품으로의 상용화를 위해 산화 방식을 택하고 있으며, 케이비엘러먼트는 물리적 방법을 이용해 비산화 그래핀을 제조하고 있다. 세계 최초 기술인 플라즈마 방사 공정을 활용해 비산화 그래핀을 제조하는 것은 케이비엘러먼트가 유일하다. 무엇보다 소재 및 공정 조건을 최적화해 고품질 그래핀을 선보이며 효율적인 원가절감을 가능케 했다. 그래핀 소재의 상용화와 다양한 산업 분야에의 응용을 목표로 기술 개발에 매진하며 구현해낸 결과다. 배경정 대표는 30단계에 달하던 그래핀 생산 공정을 5단계로 줄여 에너지 절감과 온실가스 배출량을 감소시켰다고 설명했다.

 

“그래핀은 전기 전도성, 기계적 강도, 열 전도성에서 독보적인 특성을 가진 물질로써, 2004년 발견 이후 ‘꿈의 신소재’로 불려왔습니다. 그러나 초기 그래핀 산업은 과장된 기대와 높은 생산 비용으로 인해 상용화에 어려움을 겪었죠. 이토록 각광받는 그래핀이 왜 상용화되지 못했는가라는 질문이 제품 개발의 배경이 되었습니다. 그 이유는 높은 가격에 있었죠. 케이비엘러먼트는 공정 단순화와 혁신제조기술을 바탕으로 기존 그래핀 소재 대비 1/10 수준의 판가를 구현해냈습니다. 그래핀은 특정 산업의 한계를 돌파할 수 있는 핵심 기술입니다.”

아울러 케미컬을 사용하지 않는 환경친화적인 제조공정을 구축하며 주목받는다. 대기압 플라즈마를 이용해 탄소 분자층을 분리하는 독보적인 기술력을 토대로 비산화 그래핀 제조 방식을 선보인 것이다. 나아가 이를 자동차 배터리 방열 소재부터 2차전지의 양·음극재 재료에 접목하며 소재의 특성을 개선하는 것은 물론 희토류를 대체함으로써 관련 소재시장의 국산화를 구현하고 있다.

 

고객사 맞춤형 그래핀 구현하며 다양한 산업에의 상용화 이끌어

㈜케이비엘러먼트는 반도체/디스플레이 공정의 치명적 불량인 정전기와 파티클 제어 기술을 시작으로 4차 산업의 신소재로 주목받는 비산화 그래핀을 최고 품질로 양산해냈다. 무엇보다 고객사의 요청에 맞추어 순도를 조절한 그래핀을 제공하며 호평을 받고 있다. 배경정 대표는 수요처가 원하는 최종 목적이 맞춘 그래핀에 대한 기능성 표면 처리 기술을 확보하는 데 주력했다고 말했다.

케이비엘러먼트의 ESD대전방지 복합소재는 그래핀의 빠른 전하이동 속도를 활용하여 정전기 방출 특성을 띄도록 설계되었다. 모바일기기 등 디바이스의 성능 고도화로 低저항 코팅 필요성이 증대되는 가운데 반도체, 디스플레이 등 정전기에 취약한 장비, 전자부품 및 제품 보호를 위한 대전방지제로 범용적으로 사용된다. 공정과정 중 발생하는 정전기로 인한 제품 불량을 사전에 방지하기 위함이다.

최근 경량화와 더불어 박형화, 소형화, 고집적화 되고 있는 전자제품은 그로 인한 단위면적 발열 급증 및 제품 수명과 신뢰성 저하 문제로 고민하고 있다. 케이비엘러먼트는 방열 복합 소재로 이에 대한 대안을 제시한다. 저경도, 절연특성, 소수성, 난연성, 내열성, 영구압축줄음율이 특징인 방열 복합소재는 자동차, 디스플레이, 가전, 반도체, LED 등 분야에 적용이 가능하다. 또한, 케이비엘러먼트의 배터리팩 방열 소재는 기존 세라믹 적용 제품 대비 30%의 중량 감소가 가능한 것은 물론 20%의 방열 효과 상승을 누릴 수 있다.

배터리의 안전성을 높이는 기술 개발이 시급한 과제로 떠오르는 가운데 지난해 7월에는 전기차 배터리 열폭주 현상으로 화재 위험을 막고, 안전성을 극대화하기 위한 제품을 공개했다. 케이비엘러먼트는 2차 전지의 열 폭주 문제 해결을 위해 시장의 니즈를 먼저 파악하고, 높은 열 전도성과 강도를 지닌 그래핀의 장점을 살린 코팅제를 개발한 것이다. 이로써 배터리 내부에서 발생할 수 있는 열폭주를 효과적으로 지연시킬 수 있게 되었다. 배 대표는 배터리 폭발사고 예방과 더불어 배터리 산업 전반의 안전성을 극대화하는 역할을 할 것이라는 기대를 전했다. 배터리 열폭주 지연 그래핀 코팅제는 전기차와 에너지저장시스템(ESS), 스마트폰, 노트북, 태블릿 등 소비자 전자제품, 항공우주, 전력망, 군사용, 드론, 의료기기 등 배터리가 활용되는 산업 분야 전반에 걸쳐 활용이 가능하다. 현재 케이비엘러먼트는 관련 기술에 대한 특허 등록도 끝마쳤다.

또한, 해외 대형 배터리사로부터 자사의 비산화 그래핀이 기존에 사용되던 타사 그래핀 대비 전기전도성을 더욱 향상시킬 수 있음을 검증받기도 했다. 이에 케이비엘러먼트는 현재 추가 NDA(비밀유지계약) 계약을 맺고 지속적인 연구개발을 기반으로 해당 기업에 전고체배터리 양산을 위한 비산화 그래핀을 공급할 예정이다.

 

그래핀 상용화 위해 겪은 수많은 시행착오는 ㈜케이비엘러먼트만의 자산

배경정 대표는 그래핀이 너무 과대 포장되어 있음을 지적했다. 그래핀의 상용화를 위해서는 그래핀에 대한 환상을 악용하는 것을 막는 것이 급선무라는 설명이다. 배 대표는 그래핀이 꿈의 소재인 것은 맞지만 만병통치약은 결코 아니라 힘주어 말했다. 그래핀 융합 신소재를 개발하기 위해서는 기존 소재와의 융합 조건을 맞추는 등 과정이 필요하기에 수요기업과 개발단계부터 긴밀한 협력이 이어질 때 비로소 최적화된 특성을 확보할 수 있다는 설명이다. 하지만 융합을 위한 기존 소재 정보를 공개하지 않고 그래핀만을 제공해줄 것을 요청하는 경우가 다반사다. 배 대표는 고부가가치가 예상됨에도 기술적 한계를 극복하지 못하는 소재에 그래핀을 접목하기 위한 연구가 이루어져야 한다며, 이러한 원점에서 그래핀에 대한 새로운 접근법을 고민해야 한다고 힘주어 말했다.

배 대표는 삼성전자 사내 대학인 삼성전자공과대학(SSIT) 1기 졸업생이다. 삼성반도체와 삼성디스플레이에서 21년간 근무해온 공정 엔지니어이기도 하다. 불량 개선 업무를 수행하며 산업의 니즈와 발전상을 지켜봤다. 그는 제조 메카니즘을 바라보며 나도 할 수 있을 것이라는 생각으로 창업을 결심했다고 말했다. 당시 탄소 나노튜브와 그래핀을 이용한 정전기 제어 방법이 개발되고 있었지만, 값비싼 비용으로 본격적 상용화에는 이르지 못했던 시점이었다. 이에 배 대표는 창업 초기부터 그래핀 생산 비용을 현실화하는 데 집중했다.

“개발 초기에 필요한 핵심 기술을 찾아다녔는데, 천문학적인 기술이전료가 필요했어요. 여러 논문을 뒤지다 가천대학교 김태영 교수님의 기술을 발견했죠. 무작정 교수님을 찾아 미래를 위해 유망한 기업을 키운다는 생각으로 도와달라고 했습니다. 너무나도 흔쾌히 기술이전을 허락해주셨죠. 지금까지도 감사한 마음을 갖고 있습니다.”

기술이전 이후로도 양산에 이르기까지 넘어야 할 허들이 많았다. 세계 최초의 플라즈마 방사 공정을 구현하기 위해서는 세상에 없던 장비가 필요했고, 해외에서 직접 부속품들을 구해와 장비를 설계했다. 양산용 장비를 만들기까지 3년여의 시간이 걸렸다. 배 대표는 상용화를 위해 겪은 수많은 시행착오는 ㈜케이비엘러먼트의 자산이라며, 상용화를 향한 탄탄한 길을 다진 셈이라 말했다. 그는 “그래핀이 가진 잠재력은 무궁무진하다”며, “케이비엘러먼트가 개발한 기술이 글로벌 표준이 되면 자연스럽게 해외 시장에서도 인정받게 될 것”이라고 덧붙였다.

아울러, 정부와 대기업이 소재 산업에 더 많은 관심과 지원을 기울여야 한다고 강조하며, 소재 산업이 한국 제조업의 근본임을 역설했다. 케이비엘러먼트는 독자적인 기술 개발과 데이터베이스 축적을 통해 경쟁력을 강화했고, 현재 그래핀 상용화 분야에서 국내외 독보적인 위치를 확보하고 있다. 그의 도전과 혁신은 한국 소재 산업이 나아가야 할 방향성을 제시하고 있다.

 

이제는 그래핀 상용화를 위한 성과들이 속속 나오고 있다. 케이비엘러먼트는 2020년 ‘그래핀 대전방지제’에 대한 국내 대기업과 공급계약을 체결하고 다양한 공정에 확대 적용해왔으며, 2021년 중소벤처기업부가 주관하는 ‘소부장 스타트업 100’ 기업으로 선정되며 경쟁력을 인정받기도 했다. 같은 해 벤처기업 최초로 기술신용평가(TCB) T2 등급을 받기도 했다. 2022년에는 파주에 연간 21톤 생산 규모의 ‘비산화 그래핀’ 양산 공장을 세계 최초로 완공하며 중소기업기술혁신대전에서 ‘중소벤처기업부 장관 표창’을 수상했으며, 2023년에는 행정안전부로부터 나노융합 산업 발전 공로로 ‘국무총리 표창’을 수상하기도 했다.

 그래핀 소재의 상용화 넘어 글로벌 소재 기업으로 성장하며 소재기업의 성공사례 쓰고파

㈜케이비엘러먼트는 그래핀 소재는 미래 성장 산업이 아닌 혁신 성장 산업이라는 일념으로 전체 인원 중 80%를 연구진으로 채우며 기술력을 고도화하고 있다. 그래핀에 대한 연구경험이 풍부한 전문인력 및 기술력을 바탕으로 그래핀 소재 개발을 위한 원천 기술을 확보해가는 모습이다. 현재 그래핀 소재 기술과 관련해 국내 특허 등록 22건과 출원 27건을 비롯해 해외 특허 등록 4건과 해외 출원 2건으로 총 55건의 특허를 보유하고 있다.

이외에도 70억 원 규모의 시리즈A 투자와 브릿지 투자를 유치한 데 이어 120억 원 규모의 시리즈B를 준비하는 한편, 그래핀 양산 시설을 확장 구축하는 등 글로벌 소재 기업으로의 성장을 위한 발판을 다져가고 있다. 지난해 6월에는 산업통상자원부가 탄소소재 핵심기술 확보를 목표로 추진 중인 ‘K-Carbon 플래그십 기술개발’ 사업에 최종 선정되는 쾌거를 달성하기도 했다. 수입에 의존하고 있는 차량용 금속 분리판을 국산화로 대체하고, 향후 수소연료전지 자동차 시장에서 기술력과 가격경쟁력으로 수출 증대까지 이루는 것이 목표다.

케이비엘러먼트의 다음 목표는 그래핀 소재 기업의 첫 IPO 사례를 만들어내는 것이다. 대한민국의 소재기업이 세계시장을 선점하고, 글로벌 그래핀 소재 기업으로 성장하는 모델을 만들겠다는 다짐이다. 케이비엘러먼트는 유관기관 및 기업과의 협업을 통해 국내를 넘어 일본, 중국 등 글로벌 시장 진출에 도전하고 있다. 혁신 기술고도화 및 기술 자립도·기술 경쟁력 강화, 핵심 산업의 사용화 확대를 이루어내기 위함이다.

“15년 전부터 그래핀에 대한 개발과 투자가 이루어져 왔으나, 아직까지 좋은 투자 사례를 만들어내지 못하고 있습니다. 그러다 보니 그래핀 소재 창업 기업에 대한 편견 어린 시선이 너무나도 많아요. 이러한 편견을 깨고 성공사례를 만들어내고 싶습니다.”

케이비엘러먼트는 최고의 기술력을 담아낸 단 하나의 글로벌 No.1 제품으로 그래핀 산업의 새로운 시장을 창출하는 데 역량을 모으고, 그 결과를 상용화로 입증하고 있다. 세계적 일등 제품을 만드는 일등 기업으로 도약하겠다는 포부다. 친환경 공정을 기반으로 꿈의 소재 그래핀의 상용화를 선도하는 케이비엘러먼트가 글로벌 소재를 리딩하는 100년 기업을 향해 나아가고 있다.

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