국내 연구진이 그래핀 합성 후 버려지는 구리 식각용액을 재활용해 그래핀을 생산하는 기술을 개발했다. 환경 친화적인 것은 물론이고 경제성도 갖춰 주목된다.
김수영 중앙대 화학신소재공학부 교수와 이종람 포스텍 교수 공동연구팀은 구리 식각용액을 전기도금 전해질로 재사용하는 방법으로 이 같은 성과를 거뒀다고 12일 밝혔다.
그래핀은 뛰어난 전기전도도와 투과도, 강한 기계적 내성으로 인해 디스플레이나 태양전지 등의 투명전극 소재로 각광받고 있다. 특히 고가 희귀금속인 인듐을 사용하는데다 깨어지기 쉬운 기존 인듐주석산화물(ITO)을 대체할 것으로 기대된다.
다만 그래핀 합성을 위해서는 구리 촉매 기판에서 그래핀을 분리하는 작업이 필요하며, 이때 사용되는 구리 이온이 들어있는 식각용액을 화학처리로 폐기해야 하는 단점이 있었다.
이번에 개발한 기술은 구리 식각용액을 구리 촉매 기판 합성을 위한 전기도금 전해질로 재사용하는 것이 핵심이다. 전기도금으로 만들어진 구리 촉매 기판은 그래핀 육각형 구조와 비슷한 결정모양을 많이 포함하고 있어 그래핀 합성의 촉매로서 뛰어난 성능을 보인다.
실제 이렇게 만들어진 그래핀을 이용해 유기발광 다이오드와 유기 태양전지를 제작한 결과 ITO 전극을 이용한 것 대비 각각 103%의 발광효율과 98%의 광전변환효율을 나타냈다.
김수영 교수는 “그래핀 합성 후 폐기해야 하는 구리 식각용액의 재활용 방안을 제시하고 또한 이를 이용해 그래핀 합성 단가를 낮췄다”면서 “향후 ITO를 대체할 그래핀 응용소자 상용화를 앞당길 것으로 기대한다”고 밝혔다.
이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 중견연구자지원사업(핵심연구) 지원으로 수행됐고, 연구결과는 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 4월 29일자 온라인판에 게재됐다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
