지질자원硏, 흑연 활용 그래핀계 에너지 소재 대량 생산 기술 개발

- 소재화 위해 맥진정보통신과 기술이전 계약

[헤럴드경제=박세환 기자] 한국지질자원연구원(원장 신중호, KIGAM)은 천연 흑연으로부터 에너지 저장 효율이 높은 3차원 형상의 그래핀을 대량으로 제조하는 기술을 개발, ㈜맥진정보통신(대표 서진규)에 해당 기술을 이전했다고 30일 밝혔다.

지질자원연은 지난 8월 해당 기술에 대한 독점적 통상실시권을 맥진정보통신에 이전하는 계약을 체결했다. 계약에 따른 실시기간은 10년이며, 기술료 규모는 2억원이다.

지질자원연과 맥진정보통신은 중국 헤이룽장성 지시시에서 생산되는 천연흑연을 활용해 3차원 그래핀을 차세대 에너지 소재로 응용하기 위해 협력하고 있다.

[사진=지질자원연 자원활용연구센터 장희동 박사.]

지질자원연 자원활용연구센터 장희동 박사 연구팀이 개발한 기술은 흑연으로부터 첨단 고부가가치 원료소재인 그래핀을 대량으로 제조하는 기술이다.

그래핀은 층상 결정 구조인 흑연에서 떼어낸 하나의 층으로 이뤄진 2차원 소재다. 단단한 강도와 높은 열전도율과 전기 전도도를 지녀 ‘꿈의 신소재’로 불리며 다양한 산업분야에서 전략적 핵심소재로 각광받고 있다.

하지만, 기존의 습식화학법을 이용한 그래핀 제조는 대량생산과 연속 제조가 어려웠다. 또 2차원 구조의 그래핀들이 서로 붙어 다시 적층(층층이 쌓임)되면서 우수한 특성을 잃어버리는 문제점이 있었다.

장 박사 연구팀이 개발한 기술은 그래핀의 재적층을 막아 고유의 특성을 유지하는 그래핀을 제조하는 새로운 공정이다. 장 박사 연구팀은 세계 최초로 에어로졸 기술을 적용해 2차원 구조의 그래핀을 구겨진 종이 공 모양의 3차원 그래핀으로 만듦으로써 그래핀 간의 재적층 문제를 해결했다.

가습기가 분무하는 것과 유사한 에어로졸 공정을 통해 그래핀을 마이크론(㎛) 크기의 물방울 속에 가둔 후 물방울에서 수분을 증발시키는 방법을 통해 종잇장 모양의 2차원 그래핀을 종이 공 모양으로 구김으로써 3차원 구조의 그래핀을 만드는 데 성공한 것이다.

이 기술을 활용한 그래핀과 그래핀계 복합체 제조, 응용에 대한 전주기 기술을 실제 공정에 적용하면 그래핀 및 그래핀계 복합체의 대량, 연속 생산이 가능해질 뿐만 아니라 제조 단가 역시 획기적으로 낮출 수 있다.

현재 장 박사 연구팀은 이 기술을 활용해 파일럿 규모의 3차원 그래핀 대량/연속 제조 기술에 대한 실증화 연구를 수행하고 있다.

장희동 박사는 “전 세계적으로 다양한 학교와 연구원, 기업 등에서 실험실 규모의 2차원 그래핀 및 그래핀 복합체 제조와 응용에 관한 연구는 진행된 바 있으나, 그래핀 대량 제조에 관한 실증화 연구는 찾아보기 어려웠다”며, “그래핀의 재적층을 막아 그래핀 고유의 특성을 유지하는 3차원 그래핀 및 그래핀 복합체 실증화 연구를 통해 그래핀 대량, 연속 생산의 길을 열겠다”고 말했다.

박세환 [email protected]

Print Friendly