[기업분석] 국일제지, 그래핀(graphene) 돌풍의 주역 … 육사출신 최우식 최부도 대표의 꿈 차세대 신소재 섬유 전자산업 혁명

기사입력 : 2019-06-25 08:29 (최종수정 2019-06-25 09:02)

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그래핀의 돌풍과 함께 국일제지 한솔홀딩스 그리고 성창기업지주 등 종목들의 주가가 크게 올랐다.
국일제지, 한솔홀딩스 그리고 성창기업지주 등 종목들의 주가가 크게 올랐다.

25일 코스피, 코스닥에 따르면 국일제지는 전날 4055원으로 마감했다.

전일 대비 무려 15.86% 가격이 뛰었다.

국일제지는 거래량에서도 4599만7759주를 기록했다.

전날 한솔홀딩스는 3.28%, 성창기업지주는 1.26% 상승했다. 종이와 목재 종목 중 한국제지는 0.53% 상승, 영풍제지는 보합마감했다.

국일제지의 공식 명칭은 '국일제지 주식회사'이다.

영문으로는 KUK-IL PAPER MFG CO.,LTD(약호 KUK-IL PAPER)라 표기합니다.

각종 종이 지류의 제조·가공 및 판매업, 도·소매 및 수출입업을 영위할 목적으로 1978년 8월 21일에 설립되었다.

2004년 10월 22일에 코스닥시장 상장을 승인받아 회사의 주식이 상장돼 코스닥시장에서 매매가 되고 있다. 국일제지 본사는 경기도 용인시 처인구 이동읍 백옥대로 563에 있다.

중소기업기본법 제2조에 의한 중소기업으로 분류된다.

국일제지는 특히 친환경 소재인 그래핀 시장에 진출하기 위하여 2018년 11월 국일그래핀㈜을 100% 출자하여 설립했다.

국일그래핀의 본사는 대전광역시 유성구 대학로 99에 있다. 국일그래핀㈜은 국일제지의 종속기업에 해당하기는 하지만 투자금액이 당사 재무제표 표시와 관련된 종속기업의 비율이 낮아 연결범위에 포함하지 아니하였으며, 매도가능 금융자산으로 분류했다.
그래핀은 영어로 graphene이다. graphene은 흑연을 뜻하는 'graphite'와 탄소이중결합을 가진 분자를 뜻하는 접미사 '-ene'를 결합하여 만들어진 용어다.

탄소의 동소체 중 하나이며 탄소 원자들이 모여 2차원 평면을 이루고 있는 구조이다. 각 탄소 원자들은 육각형의 격자를 이루며 육각형의 꼭짓점에 탄소 원자가 위치하고 있는 모양이다. 이 모양을 벌집구조(honeycomb structure) 또는 벌집격자(honeycomb lattice)라고 부르기도 한다. 원자 1개의 두께로 이루어진 얇은 막으로, 두께는 0.2 nm(1nm은 10억 분의 1m) 즉 100억 분의 2m 정도로 엄청나게 얇으면서 물리적·화학적 안정성도 높다.

탄소의 다른 동소체에는 흑연, 탄소나노튜브, 풀러렌, 다이아몬드 등이 있다. 그래핀은 원자 한 층의 두께를 지니기 때문에 동일한 결합구조이지만 여러 층으로 구성되어 있는 흑연과는 확연히 다른 특성을 보인다.

그래핀이 주목받은 이유는 다음의 뛰어난 특성들 때문이다. 그래핀은 200,000 cm2/V·s의 매우 높은 전성(intrinsic) 전자이동도, 높은 열전도도를 갖고 있으며 이론적 비표면적 또한 매우 크다. 또한 한 층으로 구성되어 있기 때문에 가시광선에 대한 흡수량이 매우 낮아 550nm의 파장을 갖는 빛에 대한 투과율이 97.7%로 확인되었다.

구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. 강도는 강철보다 200배 이상 강하고, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높으며, 탄성도 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다. 이런 특성으로 인해 그래핀은 차세대 신소재로 각광받는 탄소나노튜브를 뛰어넘는 소재로 평가받으며 '꿈의 나노물질'이라 불린다.

그래핀은 1947년부터 이론상으로는 제작이 가능할 것으로 알려져 있었다. 흑연에서 그래핀만 분리하는 기술이 존재하지 않았기에 한동안은 말 그대로 이론으로만 존재했다.

그러나 2004년 러시아 출신 물리학자 안드레 가임과 콘스탄틴 노보셀로프가 연필심에 유리 테이프를 붙여 떼어낸 뒤, 테이프에 달라붙은 흑연 가루를 반복해서 유리 테이프로 떼어내는 방식으로 그래핀을 처음으로 분리했다. 2010년 안드레 가임과 콘스탄틴 노보셀로프는 흑연에서 그래핀 만을 분리해낸 공로로 노벨 물리학상을 수상했으며 그래핀을 다양한 영역에서 활용할 수 있게 하여 신소재 분야에 큰 업적을 남겼다.

그래핀의 물리· 화학적 기능은 현존하는 어떤 물질보다 뛰어나며 활용 범위도 넓어 얇고 가벼우면서 내구성 강한 물체를 만들어 비행기나 자동차, 건축자재 등에 사용한다. 그래핀의 강도로 섬유를 만든다면 가장 가볍고 안전한 전투복과 방탄복을 만들 수 있다는 점에서 그래핀 시장에서는 그래핀을 이용한 탄소섬유가 주목받고 있기도 하다. 게다가 빠른 전기전도도는 전기저항을 줄여 의료산업 분야에서의 발전도 예상되고 있다.

그래핀을 상용화시키기 위해서는 안정적인 그래핀 생산 체계를 구축하는 것이 먼저인데 그래핀을 안정적으로 생산해 내는 기술은 아직 개발되지 않은 상태로 머물러 있다.

그래핀의 결정 구조는, 한 꼭짓점에 세 개의 결합이 붙는 원자 구조(sp2 결합)에 의해 육각형 형태의 연결이 2차원 방향으로 뻗어나간 모양을 한다. 결과적으로 넓게 퍼진 벌집 모양의 2차원 결정 모양을 갖게 된다. 그래핀이 원자 하나 두께의 얇은 막으로 존재하는 이유는 이 때문이다. 이 때문에 그래핀은 안정적인 분자 구조로 존재할 수 있는 세상에서 가장 얇은 재질이 된다.

그래핀은 다른 재질에서 얻을 수 없는 특이한 전기적 성질을 가진다. 그래핀은 반도체가 가지는 특징인 띠구조(band structure)를 가져 반금속(semi-metal)으로 분류되는데, 이는 다시 말해 기존의 실리콘 대신 그래핀으로 반도체를 만들 수 있다는 것이다. 그래핀 내부의 전자는 이상하게도 질량이 0인 것처럼 행동한다.

그 성질 때문에 그래핀은 고속 트랜지스터 등 차세대 전자 재료의 유력한 후보로 기대되고 있다.

그래핀이 나타내는 흥미로운 물리 현상 중 하나로 양자 홀 효과가 있다. 전자 분포가 2차원 평면에 넓게 퍼져 있는 상태에서 강한 자기장을 가할 때, 전자의 궤도나 에너지 준위가 이산적인 값을 띄는 (양자화되는) 현상이다. 이는 일반적으로 극저온에서만 관찰 가능하고 반도체의 품질이 높다는 증거로 이용되고 있지만 그래핀에서는 이 현상이 상온에서도 관찰된다.

그래핀의 열 전도도는 5000k로 높은 열 전도도를 가진 다이아몬드의 2배 이상, 구리의 12배 이상 높다.

그래핀의 열 전도성은 연구가 활발한 분야인데 그 이유는 온도 조절 기능의 가능성 때문이다. 초기 관측의 결과는 상온에서 그래핀이 열분해 탄소보다 훨씬 높은 열 전도성을 보이는 것으로 나타났다.

한 층의 그래핀으로 실험했을 때 열분해 탄소와 비슷한 열 전도성을 나타냈고, 이전의 결과는 실험 오류라는 의문을 제시했다. 측정 범위가 큰 것은 그래핀의 질이나 생산 조건뿐 아니라 측정의 불확정성이 큰 것에 의해 일어난다. 게다가 상온에서 단일층의 그래핀이 비정질 물질에 더해질 때, 기질에 의한 그래핀 격자 파동의 흩어짐으로 인해 열 전도성이 매우 떨어지는 것으로 알려졌다.

국일제지 임원으로는 우선 최우식 대표이사가 있다. 최 대표는 1964년생으로 육군사관학교, 전 국일제지(주) 기획실장, 전 국일제지(주) 전무이사, 현 국일제지 대표이사 등의 이력을 갖고 있다. 최부도 대표는 1954년생으로 신진피혁(주), 전 국일제지(장가항)유한공사 총경리를 거쳤다. 현재 국일제지 대표이사다.


김재희 기자 tiger8280@g-enews.com 김재희 기자가 쓴 기사 바로가기 →

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