국내 연구진이 촉매로 사용하는 금속 호일을 두루마리 형태로 말아 그래핀 박막을 합성하는 방법을 개발했다.
조길원 포스텍 화학공학과 교수, 봉효진 연구원, 조새벽 박사 연구팀은 구리보다 높은 전기 전도성과 강철보다 강한 강도, 다이아몬드보다 높은 열전도성으로 ‘꿈의 소재’로 주목 받아온 그래핀의 생산효율을 두루마리 말듯 돌돌 마는 방식으로 획기적으로 높일 수 있는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.
최근 재료분야 국제학술지 ‘나노스케일(Nanoscale)’ 표지논문에 발표된 이 연구성과는 특히 그래핀의 상용화에 직결되는 대면적 대량생산에 관련된 기술로 학계의 주목을 받고 있다.
세계적으로 그래핀에 대한 많은 연구가 경쟁적으로 진행되고 있음에도 불구하고 대면적 대량생산을 위한 연구는 진척이 없었다. 원재료와 에너지 소모가 클 뿐 아니라 이를 위한 복잡한 기기설비, 긴 생산 시간이 발목을 잡았기 때문이다.
연구팀은 촉매로 사용하는 금속 호일을 두루마리로 말아 그래핀 박막을 합성하는 간단한 방법을 고안했다. 통상 그래핀 박막은 원료를 촉매표면에 반응시켜 제조하는데, 이번 기술에서 제시된 구조를 이용해 그래핀 박막을 제조하면 두루마리 틈새로 지나가는 원료가 촉매 표면과 반응하는 횟수를 늘릴 수 있어 소모량을 획기적으로 줄일 수 있다.
또 이 방법은 두루마리 형태로 촉매를 말아서 공간 효율을 크게 증가시켜 작은 규모의 반응기를 이용할 수 있으며, 이에 따라 복잡한 설비도 필요치 않고 제조시간이나 그에 따르는 에너지도 절감할 수 있다.
조길원 교수는 “전도성 그래핀 박막의 생산효율을 극대화시킴으로써 상용화의 큰 걸림돌 중 하나를 해결했다”며 “이렇게 만들어진 그래핀 박막은 웨어러블 스마트 기기와 같이 유연하게 구부러지는 전자소자의 전극으로 응용할 수 있다”고 밝혔다.
한편 이 연구는 미래창조과학부 글로벌프론티어 사업 ‘나노기반 소프트일렉트로닉스 연구단’의 지원으로 수행됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
