배터리 음극재, 플렉시블 디스플레이 등에 높은 성능 기대
[충청뉴스 박동혁 기자] 단국대학교는 주수현 교수(신소재공학과) 연구팀이 그래핀의 균열을 없앤 ‘나노셀룰러(나노 크기의 3차원 연속연결)’ 구조 그래핀 개발에 성공했다고 18일 밝혔다.
그래핀은 전기 전달이 매우 우수하고 화학적으로 안정돼 배터리 음극재 및 다양한 응용 분야에서 주목받고 있으며, 꿈의 신소재로 불리고 있다.
그래핀 제작에는 흑연의 산화·환원 특성을 활용한 화학적 박리법과 화학기상증착 합성법 등이 주로 사용된다.
그러나 기존 개발된 나노구조 그래핀들은 나노구조 사이의 연결성이 떨어지고, 서로 간의 결합력이 약해 균열이 쉽게 발생하는 단점이 있었다.
주수현 교수 연구팀은 일본 도호쿠 대학 가토 히데미 교수팀과 공동으로 금속 용탕 탈성분법(원소 간 결합 선호도 차이를 활용한 새로운 공정)과 망간과 탄소를 증착해 얻은 비정질 합금막을 활용해 균열이 전혀 없는 나노셀룰러 구조 그래핀 제작에 성공했다.
나노셀룰러 구조 그래핀은 기존 그래핀보다 전기전도도가 2배 이상 높고, 인장강도도 10배 이상 높다. 플렉시블 나트륨 배터리 음극재로 활용 시 7,000번의 충·방전 후에도 충전용량이 유지된다.
또한 연구를 통해 비스무트가 기존에 사용하던 그래핀 형성 촉매 재료인 니켈과 구리보다 낮은 온도(600도)에서 그래핀을 형성한다는 것도 밝혀냈다.
주수현 교수는 “새로운 공정을 통해 다양한 고기능성 재료들이 추가로 개발될 수 있을 것”이라며 “배터리 음극재, 플렉시블 디스플레이, 웨어러블 기기 등에 훨씬 높은 성능을 제공할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
한편 이번 연구는 국제 저명 학술지 ‘Advanced Materials’에 지난달 온라인으로 게재됐다.
