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산학연 통해 신개념 그래핀-구리 융합 케이블 개발

기사승인 2018.04.16  15:15:58

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▲ 왼쪽부터 연구책임자(교신저자) 배수강 KIST 선임연구원, 홍병희 서울대 교수, 1저자 김상진 KIST 전북분원 박사후연구원.

[한국대학신문 김정현 기자] 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 16일 서울대, 대학 창업기업 ‘그래핀스퀘어(주)’ 연구진과 공동으로 그래핀-구리 복합구조체를 제조하는 데 성공했다고 밝혔다.

KIST 양자응용복합소재연구센터와 서울대 차세대융합기술연구원, 그래핀스퀘어는 지난해 11월 그래핀 융합기술 개발을 위한 산학연 업무협약을 체결하고 공동연구를 수행해 왔다.

그래핀(Graphene)은 강철보다 200배 강하면서, 탄소로 구성돼 가벼운 데다 유연한 특성을 갖는 소재다. 탄소 원자들이 육각형의 격자를 이루는 형태로 벌집 모양을 연상시키는 구조를 갖는다. 다른 소재는 구부릴 경우 전기가 통하지 않거나, 본래 성질을 잃는다. 그래핀은 접어도 본래의 전기 전도성을 잃지 않는다.

전기선의 주 성분인 구리, 반도체에 쓰이는 실리콘에 비해 100배 이상 전기가 잘 통한다. 열이 가장 잘 퍼져나가는 다이아몬드보다도 2배 이상 열 전도성이 높다.

공동 연구진은 화학증기증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 합성한 그래핀 섬유에 얇은 구리막을 입혔다. 이렇게 제조된 그래핀-금속 복합구조체 전선의 특성을 확인한 결과, 기존 구리전선에 비해 2배 강하고, 전류도 10배 더 흘려보냈다.

   
▲ 연구진은 전해도금을 통해 그래핀 섬유의 표면에 구리를 덮어 케이블을 개발했다.(왼쪽) 이어 구리 전선과 전도도(오른쪽 그래프, 빨강색 직선)를 비교한 결과, 개발한 케이블의 최대 전류밀도 값(검은 점)이 10배 높았다.(자료=KIST)

이번에 개발된 융합 케이블은 고효율 전력전송선, 차량용 ‘하네스’ 케이블과 고성능전기모터에 활용될 것으로 기대된다.

연구책임자인 배수강 KIST 박사는 “고성능의 그래핀-금속 복합구조체 전선을 위해서는 고품질의 다층 그래핀을 합성하는 기술이 매우 중요하다”며 “꿈의 신소재인 그래핀의 특성과 구리전선의 장점을 융합함으로써 고출력 전력전송과 경량화라는 두 마리 토끼를 잡은 것”이라고 밝혔다.

연구결과를 담은 논문은 해외 학술지 <ACS Nano>에 지난달 27일자로 게재됐다. 과학기술정보통신부-한국연구재단의 나노소재기술개발사업, KIST 기관고유사업과 산업통상자원부의 지원을 받았다.

김정현 기자 ddobagi@unn.net

<저작권자 © 한국대학신문 무단전재 및 재배포금지>
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