탄소나노튜브·그래핀을 분산제 없이 고농도로 분산할 수 있는 기술을 국내 연구진이 처음 개발했다.
탄소나노소재 실용화에 걸림돌이던 분산 문제 해결로 인쇄전자, 전도성 섬유, 전자파 차폐, 고성능 나노복합체 등 고전도성 나노 페이스트(Nano Paste)를 요구하는 다양한 분야에서 탄소나노소재를 쉽게 응용할 수 있게 됐다.
한국전기연구원(KERI) 이건웅·한중탁 박사팀은 최근 인쇄전자뿐 아니라 기존 나노복합체 연구에 쉽게 응용할 수 있는 고전도성 탄소나노소재 페이스트(paste) 기술을 세계 최초로 개발했다.
이 연구개발은 KERI 자체 출연사업과 미래부 글로벌프론티어 나노기반소프트일렉트로닉스 사업 참여로 이뤄졌다. 연구 결과는 지난 7일 네이처 자매지 `네이처 커뮤니케이션즈` 온라인 판에 게재됐다.
탄소나노튜브, 그래핀 등 탄소나노소재는 전도성이 매우 우수해 기존 금속 및 세라믹 도전체를 대체할 수 있는 재료로 여겨져 왔다. 하지만 탄소나노소재를 고농도로 분산하려면 절연재료인 계면활성제를 사용하거나 표면에 기능기를 다수 도입해야 했다. 이럴 경우 탄소나노소재 자체의 높은 전도성이 손상돼 실용화에 걸림돌이 돼왔다.
연구팀은 생체 물질인 단백질이나 DNA나선구조에서 쉽게 찾아볼 수 있는 다중수소결합구조를 모방해 새로운 방법을 찾아냈다.
연구팀은 탄소나노소재의 손상을 최소화하고 4개의 수소결합이 동시에 이루어질 수 있는 기능기를 도입, 탄소나노소재 간 `반데르발스힘(분자 내 강한 인력)`을 극복하는 방법으로 고농도의 전도성 페이스트 제조에 성공했다. 탄소나노소재와 생체물질의 초분자구조가 만나 기존 응용 한계를 뛰어넘은 신개념 원천기술이 된 사례라고 할 수 있다.
한중탁 박사는 “이번에 개발한 고전도성 페이스트 제조기술은 제2 탄소나노소재 붐을 일으킬 수 있는 획기적인 기술”이라고 말했다.
연구팀은 현재 원천특허와 응용특허를 국내외에 출원하고 기술이전을 준비하고 있다. KERI는 올해 안으로 관련 기업체를 대상으로 기술설명회를 개최해 기술이전 및 사업화 방안에 대한 협의를 진행할 예정이다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
