울산과기원(UNIST·총장 정무영)은 김소연 에너지 및 화학공학부 교수팀이 그래핀 기반 소재로 활용 가능한 '산화 그래핀 용액' 제조에 성공했다고 3일 밝혔다.
김 교수팀은 꿀처럼 끈적끈적한 고분자를 첨가해 '산화 그래핀 용액이 잘 흐를 수 있도록' 만들어 기존 '고농도의 산화 그래핀 용액은 흐르지 못한다'는 문제를 해결했다. 고분자를 얼마만큼 첨가해야 용액 제조 공정에 유리한지도 밝혀내 소재 활용범위를 크게 넓혔다.
'산화 그래핀'은 그래핀을 산화시킨 물질로, 그래핀 만큼 좋은 물성 잠재력을 갖고 있다. 그래핀은 합성이 까다롭지만, 산화 그래핀은 물에 분산된 용액 상태로 공정을 진행할 수 있어 훨씬 손쉽게 대량생산할 수 있다.
김 교수팀은 고분자를 첨가하는 간단한 방법으로 용액 속 산화 그래핀을 고르게 분산해 잘 흐르게 만들었다. 용액의 점도를 낮추기 위해 꿀처럼 점도가 높은 고분자를 사용했다. 이 고분자는 산화 그래핀 입자와 상호작용해 정전기적 반발력을 낮추고 유효부피를 줄여준다.
김 교수팀은 그래핀 섬유를 이용해 새로운 산화 그래핀 용액이 공정에 미치는 영향을 확인했다. 기존에는 용매 증발로 인해 공극이 생기고 그래핀 섬유의 전기전도도와 기계적 강도는 떨어졌다.
반면 고분자를 첨가한 산화 그래핀 용액은 공극을 크게 줄였고, 산화 그래핀을 섬유 내에 더욱 촘촘하게 배열했다.
김 교수는 “물속에서 산화 그래핀이 분산되는 현상을 체계적으로 이해하고, 분산 특성을 제어할 가능성을 찾았다”면서 “산화 그래핀 용액 공정의 효율을 높이고, 궁극적으로 물성을 높이려면 산화 그래핀의 미시적 거동 관찰이 중요하다는 것을 시사한다”고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
