창문으로 전기 만들고 실내온도 높인다… 노벨상 물질이 이끌 가전·난방 혁명 [창간기획 : 초인류테크, 삶을 바꾼다]

입력
2024.06.07 04:30
5면
오지혜 기자
<3>어디서나 전기 쓴다
"그래핀이 금보다 더 각광 받을 것"
에너지 효율과 편의성 높일 신소재
합성기술 현재 한국이 세계 상위권
결점 없는 단결정 만들어야 상용화

편집자주

AI와 첨단 바이오 같은 신기술이 인류를 기존 한계를 넘어서는 초인류로 진화시키고 있습니다. 올해로 일흔 살이 된 한국일보는 '초인류테크'가 바꿔놓을 미래 모습을 한발 앞서 내다보는 기획시리즈를 총 6회에 걸쳐 보도합니다.

"지금까진 기대에 못 미쳤지만, 30년 뒤에는 그래핀이 금보다 더 주목받으며 활발하게 쓰일 겁니다. 그래핀 덕에 자동차나 비행기, 건축 소재 등이 훨씬 가볍고 강해질 테니까요. 낮 동안 창문으로 쏟아지는 햇살을 모아 전기를 생산하고, 어떤 창문은 터치 스크린으로 사용할 수 있을 거에요."

로드니 루오프 기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소재료 연구단장은 미래 인류의 생활이 그래핀을 통해 많이 바뀔 것이라고 내다봤다. 2004년 등장 이후 전례 없는 속도로 6년 만에 노벨상을 거머쥔 이 물질이 머지않은 미래에 에너지 효율과 편의성을 눈부시게 향상시킬 거란 예상이다.

부엌부터 바꾸기 시작한 그래핀

탄소 원자들이 육각형으로 연결돼 평면을 이루는 2차원 물질인 그래핀은 '꿈의 신소재'라는 별칭을 얻었다. 두께가 원자 하나 정도로 얇아 쉽게 구부릴 수 있는데도 강도는 철의 200배나 되고 전도성은 구리의 100배나 좋아서다. 세상에 처음 알려진 지 20년이 지났는데, 그래핀 가루를 섞은 칫솔이나 옷 같은 '로우엔드' 제품은 시장에 나왔지만 획기적인 '하이엔드' 제품은 소식이 없었다.

그러다 2022년과 지난해 미국 시사주간지 '타임'이 기대감을 다시 끌어올렸다. 국내 벤처기업 '그래핀스퀘어'가 만든 키친 스타일러(주방용 조리기구)와 라디에이터(휴대용 난방기)를 2년 연속 '올해 최고 발명'으로 선정한 것이다. 이들 제품은 그래핀의 특성을 살려 가전과 난방의 혁명을 꾀했다는 평가를 받았다.

핵심 기술은 구리 위에서 합성해 얻어낸 그래핀을 유리에 입히고 전류를 흘려 열을 내는 것이다. 그러면 그래핀이 투명해 유리에서 열이 나는 것처럼 보인다. 그래핀의 전도성이 좋기 때문에 발열 효율이 높아 전기도 덜 소모되니 친환경적이기도 하다. 이 기술을 적용한 조리기구는 20분 만에 5~6인분의 밥(400와트 기준)을 지을 수 있다. 홍병희(서울대 화학과 교수) 그래핀스퀘어 대표는 "현재의 코일 히터 방식을 그래핀으로 대체하면 전자파 발생 문제가 없다"며 "창문 크기로 그래핀을 코팅하면 창문 자체를 난로로 쓸 수도 있을 것"이라고 예상했다.

그래핀을 태양전지 전극이나 디스플레이 발광 소자에 활용하기 위한 연구도 활발하다. 수소에너지 생산에 필요한 촉매, 전기 저장장치인 슈퍼커패시터의 소재 등에 그래핀을 적용하려는 기술 역시 많이 시도되고 있는 만큼, 미래 에너지 산업에 미칠 영향이 작지 않을 거란 전망이다.

고부가가치 그래핀 산업 언제쯤

그래핀을 이용해 다양한 고부가가치 상품을 시장이 수용 가능한 가격으로 만들기 위해서는 결함 없는 단결정 형태로 많이 생산해야 한다. 단결정이란 내부 구성 원자가 일정한 축을 따라 규칙적으로 배열된 고체로, 어떤 물질을 단결정으로 만들면 고유의 성질을 극대화할 수 있다. 2021년 세계 최초로 28㎠짜리 단결정 그래핀을 만들어낸 루오프 단장은 "(단층 단결정 그래핀을 잘 만들게 되면) 2중층, 3중층으로도 합성할 수 있어 더 다양한 재료로 사용될 것"이라고 했다.

홍병희 대표 역시 "실리콘 활용도 '잉곳(고온에 녹인 고순도의 실리콘을 결정으로 성장시킨 물질)'을 만드는 데서 시작했듯, 그래핀도 웨이퍼(반도체 기판)만한 크기의 단결정을 결점 없게 만들 수 있어야 한다. 하지만 매우 힘든 일이라, 10~20년은 더 걸릴 것"이라고 전망했다. 정재일 서울시립대 물리학과 교수는 "한국은 그래핀 합성 기술로 보면 세계 상위권에 있다. 젊은 연구자들 유입이 더 필요한 시점"이라고 말했다.

목차별로 읽어보세요

  1. ① <1>반도체 생태계의 진화
    1. • '인간 한계 도전' SF 같은 신기술 7개는 무엇?
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  3. ② <2>안 아프고 100세까지
    1. • "치매도 정복"… 기적의 맞춤약 'RNA 처방' 시대 성큼
      (www.hankookilbo.com/News/Read/A2024051716050000371)
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    3. • 신약 개발 '눈'의 진화… AI 현미경, 구글 지도 보듯 세포 들여다본다
      (www.hankookilbo.com/News/Read/A2024052421080003272)
  5. ③ <3>어디서나 전기 쓴다
    1. • 우주에서 만든 전기 우리 집에서 받아 쓰는 세상 올까
      (www.hankookilbo.com/News/Read/A2024051214240000312)
    2. • 물 밖으로 안 나오고 배터리 충전하는 무인잠수정 만든다
      (www.hankookilbo.com/News/Read/A2024051214410005414)
    3. • 30초 충전해 수백km 가는 슈퍼캡 열차 달린다... 전기배, 전기비행기도 가능
      (www.hankookilbo.com/News/Read/A2024041911160005163)
    4. • 창문으로 전기 만들고 실내온도 높인다… 노벨상 물질이 이끌 가전·난방 혁명
      (www.hankookilbo.com/News/Read/A2024042514310003400)
  7. ④ <4>AI 대 AI, 인간 대 AI
    1. • 화이트도 블랙도 없다… “아무것도 믿지 말라” 보안이 곧 생존
      (www.hankookilbo.com/News/Read/A2024060614240003594)
    2. • 사람인 척 심리 공격까지… 뛰는 AI 위에 나는 '보안 전문가' 키운다
      (www.hankookilbo.com/News/Read/A2024042614300002959)
  9. ⑤ <5>통신, 경계가 사라지다
    1. • 달 기지에서 OTT 본다?... 6G 넘어 7G, 8G 통신 시대
      (www.hankookilbo.com/News/Read/A2024052917210000902)
    2. • 원격수술과 홀로그램 실현할 초공간 네트워크, 'AI 지휘관' 없이는 불가
      (www.hankookilbo.com/News/Read/A2024053115060003189)
  11. ⑥ <6>에필로그 : '서아의 사춘기'
    1. • 뇌 스캔해 딸의 기억 물려받은 가상인격에게도 사춘기가...
      (www.hankookilbo.com/News/Read/A2024052816410005762)


오지혜 기자

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"드론이 계속 날아와" 러 파병 북한군 추정 영상 등장
러시아에 파병된 북한군으로 추정되는 한 남성이 우크라이나 전장에서 무인기(드론) 공격 관련 경험담을 말하는 듯한 영상이 공개됐다. 20일(현지시간) 미국 자유아시아방송(RFA)에 따르면 친(親) 우크라이나 텔레그램 계정 ‘엑사일노바플러스’(Exilenova+)는 지난 17일 러시아 격전지 쿠르스크에 파병된 북한군으로 보이는 한 남성이 숙소에서 러시아군으로 추정되는 남성들과 대화하는 모습이 담겼다. 해당 영상에서 북한군 추정 남성은 한 손에 무전기를 든 채 들뜬 목소리로 드론과 교전했던 경험담을 설명했다. 이 남성이 과장된 손짓으로 “드론, 드론 계속 날아와 계속”이라고 한국어로 말하자 맞은 편에 있던 러시아군 추정 남성은 드론이 비행할 때 나는 소리를 입으로 설명했다. 그러자 북한군은 “꽝 꽝”이라며 폭발음 소리를 입으로 내며 응답했다. 이어 북한군 추정 남자는 자신이 조우한 드론 네 대 중 세 대를 격추했다는 듯 발언을 이어갔다. 자신의 맞은편에 있던 무언가를 가리키며 “저걸로, 저걸로, 저걸로, 넉 대, 넉 대, 체티레(러시아어로 숫자 4를 의미) 드론”이라고 발언했다. 옆에서 영상을 촬영하던 러시아군 추정 남자가 영어로 “Four(4개)? Four 드론?”이라고 되물었고 북한군 추정 남성은 총을 공중에 겨냥한 모습을 보여줬다. 이후 “땅땅땅 해가지고 쓰리(three·3개)”라고 답했다. 그러자 러시아군 추정 남자가 영어로 “굿 가이”(Good Guy·잘했다)고 말하며 영상은 끝난다. 해당 영상이 실제 러시아군과 북한군 대화를 촬영한 것인지 진위를 확인하지는 못했다고 RFA는 설명했다. 다만 최근 북한군이 드론에 공격 당하는 영상이 지난 19일 우크라이나군에 의해 공개됐던 점에 미루어 이번 영상도 실제 상황을 담았을 가능성이 있다. 한국 국가정보원도 지난 19일 우크라이나 미사일과 드론 공격으로 북한군에 사상자가 발생했다고 밝혔다.
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삼성전자의 파격...메모리 반도체 위기 속에서도 '성과급 200%+격려금 200만원'
삼성전자 메모리 사업부가 올해 하반기 기본급 200%의 성과급을 받는다. 삼성전자의 반도체 사업을 담당하는 DS(디바이스솔루션) 부문 역대 최대 지급률로 기술 경쟁력 회복과 사기 진작 차원에서 파격 조치를 한 것으로 풀이된다. 다만 최근의 범용 D램 가격 하락세로 증권사들이 삼성전자의 4분기(10~12월), 내년 실적 전망을 낮추는 상황과 온도차가 있다는 반응도 나온다. 삼성전자는 20일 사내망을 통해 이 같은 내용의 2024년 하반기 '목표달성 장려금'(TAI) 지급률을 공지했다. TAI는 삼성의 성과급 제도 중 하나로 반기(半期)마다 실적을 바탕으로 소속 사업 부문과 사업부 평가를 합쳐 월 기본급 기준으로 지급률을 정한다. 메모리 사업부와 달리 고전 중인 파운드리(반도체 위탁생산) 사업부, 시스템LSI(반도체 설계) 사업부의 성과급 지급률은 25%에 머물렀다. 반도체연구소, 인공지능(AI) 센터 등은 37.5%를 받는다. 회사는 성과급과는 별개로, 반도체 사업 진출 50주년을 맞아 DS 전 사업부 직원에 200만 원의 격려금도 지급하기로 했다. 디바이스경험(DX)부문의 경우 영상디스플레이(VD) 사업부와 모바일경험(MX) 사업부는 기본급의 75%를 받을 것으로 공지됐다. TV 신제품과 갤럭시Z 시리즈의 판매 호조 덕인 것으로 보인다. 네트워크 사업부와 생활가전(DA) 사업부는 각각 25%, 37.5%로 공지된 것으로 전해졌다. DS부문은 '반도체 한파'로 기대보다 낮은 성과급을 받아왔다. 2022년 하반기부터 업황 둔화로 실적이 감소하기 시작했고 2023년 하반기에는 메모리 사업부만 12.5%를 받았고 나머지 사업부는 아예 받지 못했다. 올해 상반기 DS부문 지급률은 기본급의 37.5~75%로 책정됐다. 이런 영향으로 전국삼성전자노동조합은 최근 1년 사이 조합원이 두 배 이상 증가한 3만6,000여 명에 달했다. 임직원 사기 진작 차원에서 역대 최대 규모의 성과급 지급률을 책정했지만 반도체 위기론이 가시지 않은 상황에서 파격 조치가 섣부른 것 아니냐는 우려도 나온다. 금융정보업체 에프앤가이드에 따르면 19일 기준 삼성전자의 4분기 영업이익 컨센서스(증권사 전망치 평균)는 9조2,888억 원으로 한 달 전(9조7,078억 원), 석 달 전(13조5,182억 원)보다 꾸준히 하락하고 있다. 삼성전자의 인공지능(AI) 반도체 경쟁력이 낮은 상황에서 그나마 실적을 이끈 범용 D램 가격이 중국 메모리 업체의 물량 공세로 하락 중이고 경기 불확실성마저 높아져 수요까지 부진한 탓이다. 이달 들어 삼성전자의 내년 영업이익 전망치를 제시한 8개 증권사들은 한두 달 전 낸 이전 보고서보다 전망치를 최대 10조 원 이상 대폭 하향 조정했다.