섬광으로 구리선에 그래핀을 입혔다

DGIST 이윤구 교수팀, 저원가 대량생산 기술 개발
구리-그래핀 나노선 들어간 슈퍼커패시터 성능향상

[파이낸셜뉴스] 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과 이윤구 교수팀이 구리-그래핀 나노선을 섬광으로 저원가 대량합성할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다. 그래핀을 감싼 구리 나노선으로 만든 투명 슈퍼커패시터는 다른 금속선으로 만든 것과 비교해 더 많은 양의 전기를 축적했다.

이윤구 교수는 14일 "이 나노선은 폴더블 디스플레이나 반투명 태양전지, 웨어러블 전자기기 등 고성능 투명-유연 전자부품용 핵심 소재 생산에 기여할 것"이라고 말했다.

기존에 활용되고 있는 투명-유연 전극 소재들은 귀금속과 같은 값비싼 원재료 및 복잡한 공정 기술을 사용하거나, 저품질로 인한 낮은 성능과 내구성 등으로 제품에 활용하기 어려웠다.

연구진은 금속 나노 재료에 섬광을 쬐어주게 되면 순간적으로 고온이 발생한다는 것에서 힌트를 얻었다. 이를 착안해 구리 나노선 표면에 강력한 섬광을 비춰 그래핀을 합성했다. 이 방법은 저온에서 진공상태가 아닌 환경에서도 구조적 결함 없이 결정 품질을 향상시켰다.

연구진은 "섬광을 비추는 방법은 고품질 투명-유연 전극 소재 제작의 원가를 절감하고, 생산 속도를 높여 대량 생산이 가능하다"고 말했다. 특히 다양한 2차원 소재도 활용이 가능하고, 향후 다양한 종류의 금속-2차원 소재 나노선 합성으로 확장할 수 있다.

또 연구진은 구리-그래핀 나노선으로 투명-유연 전극, 투명 슈퍼커패시터, 투명 히터 등의 고성능 투명-유연 전자소자를 만드는데 성공했다. 이는 섬광으로 만든 구리-그래핀 나노선이 상용화가 가능하다는 것을 보여준 셈이다.

한편, 연구진은 섬광을 이용한 구리-그래핀 나노선 제작기술을 에너지 분야의 저명한 국제 학술지 '나노 에너지(Nano Energy)' 2월호에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자