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‘꿈의 소재’ 그래핀으로 만든 초고강도 고성능 케이블

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2018년 04월 16일 10:58 프린트하기

그래핀-구리 복합구조체 전선 제조 모식도. 그래핀을 고온에서 합성한 뒤에 얇은 구리막을 입혀 만든 구조체로 전선을 만들었다. -KIST 제공
그래핀-구리 복합구조체 전선 제조 모식도. 그래핀을 고온에서 합성한 뒤에 얇은 구리막을 입혀 만든 구조체로 전선을 만들었다. -KIST 제공


국내 연구진이 ‘꿈의 소재’로 불리는 그래핀으로 새로운 개념의 고성능 전선을 개발했다. 기존 구리 전선보다 기계적 강도는 2배 이상이고, 10배 이상의 최대 허용 전류량 확보가 가능하다. 

 

한국과학기술연구원(이하 KIST) 양자응용복합소재연구센터 배수강 박사팀은 서울대 자연과학대학 화학부 및 차세대융합기술연구원 홍병희 교수팀, 벤처기업 그래핀스퀘어와 함께 초고강도 및 고성능 전선 제조 기술을 개발했다. 

 

 

연구팀이 전선 재료로 사용한 것은 그래핀이다. 그래핀은 강철보다 100배 강하면서 유연한 특성이 있어 차세대 소재로 주목받고 있다. 공동연구팀은 화학증기증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 활용해 그래핀 섬유를 합성했다. 이후 전기분해 원리를 이용해 그래핀 섬유의 표면에 얇은 구리막을 입혔다. 

 

이렇게 만든 그래핀-금속복합구조체로 전선을 만들자, 기존 구리 전선보다 2배 이상의 기계적 강도와 10배 이상의 최대 허용 전류량을 확보했다.

 

연구팀이 개발한 그래핀-구리금속 복합전선은 고효율 전력전송선뿐 아니라 자동차 내 배선에 쓰이는 하네스 케이블 등에 쓸 수 있다. 전기모터의 성능을 높이고 경량화하는 데에도 핵심 역할을 할 것으로 기대된다.

 

KIST 배수강 박사는 “고성능 그래핀-금속 복합구조체 전선을 위해서는 고품질의 다층 그래핀을 합성하는 기술이 매우 중요하다”며 “꿈의 신소재인 그래핀의 특성과 구리전선의 장점을 융합해 고출력 전력전송과 경량화라는 두 마리 토끼를 잡았다”고 밝혔다. 

 

이 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 나노소재기술개발사업, 산업통상자원부 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 나노 재료 분야 국제 학술지 ‘ACS Nano’ 최신호에 게재됐다.


이혜림 기자

pungnibi@donga.com

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