"가벼운 자동차 부품 제작 기반 마련"

국내연구진, 기술개발 그래핀 복합소재 상용화 가능성 높여

국내 연구진이 그래핀 입자를 용매없이 균일하게 분산할 수 있는 경제적 공정을 개발했다. 이 기술을 활용하면 경량 자동차 부품이나 전자기기 기능성 플라스틱 부품 등에 적용할 수 있는 신소재 개발에 전환점이 될 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST)은 전북 분원 복합소재기술연구소 김성륜 박사팀이 서울대 재료공학부 윤재륜 교수팀과 그래핀에 용매를 사용하지 않고 균일하게 분산시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다고 30일 밝혔다.

탄소 동소체인 그래핀은 실리콘에 비해 100배 빠른 전자 이동도와 97.7%에 달하는 높은 투명도 등으로 '꿈의 신소재'란 불린다.

그동안 그래핀 입자의 균일한 분산을 위해 용액공정을 도입할 경우, 용매의 건조를 위한 공정에서 발생하는 그래핀 입자의 재응집에 필요한 비용과 시간 때문에 상용화에 어려움이 있었다. 그러나 이번 연구를 계기로 단 몇분 만에 복합소재를 제조할 수 있게 됐다.

CBT 입자를 그래핀 입자와 섞은 후 중합반응을 일으켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합소재를 제조하는 데 성공한 것. CBT(Cyclic butylene terephthalate)란 서로 반응이 가능한 소중합체의 일종으로, 녹아서 섞이는 과정에서 액체처럼 잘 흐르다가 열을 가하면 중합되어 고분자가 되는 특징이 있다.

연구팀은 또 이렇게 제조한 그래핀 복합소재의 단면을 이미지 처리한 후, 통계를 산출해 그래핀 입자 간 평균거리 및 표준편차를 구하여 그래핀 입자의 분산 정도를 정량적으로 평가하는 방법도 개발했다.

KIST 김성륜 박사는 "혁신적이고 효율적인 비용매 복합소재 제조공정 개발로 그래핀 고분자 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다"고 말했다.

이번 연구는 KIST 기관고유연구사업, 나노융합 2020사업으로 미래창조과학부와 산업통상자원부 공동 지원으로 진행됐다.

[e-mail] 김미희 기자