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탄소나노소재 한계를 극복하는 비결은 '밀가루 반죽'

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탄소나노소재 한계를 극복하는 비결은 '밀가루 반죽'

2019.05.08 13:15
국내 연구진이 탄소나노소재를 활용하는 과정에서 나타나는 한계점을 극복할 수 있는 획기적인 방법을 세계 최초로 개발했다. 휘어지거나 투명한 디스플레이, 배터리 등에 쓰일 전망이다. 위키미디어 제공
국내 연구진이 탄소나노소재를 활용하는 과정에서 나타나는 한계점을 극복할 수 있는 획기적인 방법을 세계 최초로 개발했다. 휘어지거나 투명한 디스플레이, 배터리 등에 쓰일 전망이다. 위키미디어 제공

국내 연구진이 탄소나노소재를 활용하는 과정에서 나타나는 한계점을 극복할 수 있는 획기적인 방법을 세계 최초로 개발했다. 

 

한국전기연구원(KERI) 나노융합연구센터 한중탁 책임연구원팀은 탄소나노소재를 다양한 분야에서 활용화하기 위해 거치는 과정 중에서 손상을 최소로 줄이고 전도성을 유지하려면 '밀가루 반죽'을 흉내 내면 된다는 사실을 알아냈다고 8일 밝혔다.

 

탄소나노소재는 탄소가 육각형 모양으로 이뤄진 나노크기의 소재로 전도성이 우수하고 기계적 물성이 뛰어나 휘어지는 배터리, 투명 디스플레이 등 차세대 전극재료로 각광받고 있다. '꿈의 신소재' 그래핀과 탄소나노튜브 등이 탄소나노소재에 속한다.

 

현재 산업계에서는 스마트폰 터치패널이나 액정 디스플레이 등에 쓰이는 유연한 투명전극, 연료전지, 웨어러블 기기 섬유, 바이오센서 등 다양한 분야에 탄소나노소재를 활용하기 위해 연구 중이다. 하지만 탄소나노소재를 기능화하려면 질산이나 황산 같은 강산과 산화제를 넣어여 하는데, 소재를 손상할 뿐 아니라 전도성도 떨어진다는 문제가 있다. 

 

연구팀은 빵이나 국수를 만들 때 밀가루에 물과 여러 식재료를 넣고 반죽을 한 뒤 숙성을 하는 과정에서 영감을 얻었다. 탄소나노소재 분말에 소량의 강산과 첨가제를 넣고 반죽한 다음, 상온에서 일정 시간 보관하는 것이다. 

 

이렇게 처리한 탄소나노소재는 물이나 알코올뿐만 아니라 다양한 용매에 분산이 용이해 전기가 통하는 잉크나 페이스트로 쉽게 만들 수 있다. 소량의 강산을 사용하기 때문에 손상이 적고, 전도성도 그대로 유지할 수 있다. 

 

연구를 이끈 한중탁 책임연구원은 "'밀가루 반죽'에서 아이디어를 얻어 기존 기술의 한계를 뛰어넘는 신기술을 개발했다"며 "탄소나노소재를 이용한  배터리전극, 수소연료전지전극, 유연투명전극 뿐만 아니라 전도성 첨가제로 활용하는 기업들이 많은 관심을 가질 것"이라고 기대했다. 

 

연구팀은 이 기술에 대한 국내외 원천특허 출원을 완료했으며, 상업화를 위해 기술이전 수요업체 탐색과 협의를 통해 사업화를 추진할 예정이다. 이번 연구는 미국화학회가 발행하는 국제학술지 ‘재료화학' 4월 10일자에 발표했다.

 

한국전기연구원 제공

 

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