[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 새로운 그래핀 복합체 공정기술을 개발했다.
한국지질자원연구원(KIGAM)은 자원활용연구본부 김병수·최지혁 박사 연구팀이 실온에서 다양한 기능성 나노소재를 자유롭게 조합해 고밀도 복합체를 손쉽게 제조할 수 있는 '그래핀 산화물 반죽(GOD)' 기반 공정 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.
흑연에서 얻은 그래핀 산화물을 점탄성 반죽(dough) 형태로 만든 뒤 금속산화물·나노입자, 탄소나노튜브 등 다양한 나노소재를 한꺼번에 섞어 복합화할 수 있는 방식이다. 이 과정은 2원계(binary)에서 다원계(multicomponent) 조성까지 유연하게 확장할 수 있으며 전기화학 활성, 전도성, 자성, 전자파 차폐 등 원하는 특성을 자유롭게 조율할 수 있다.
특히 이 반죽은 빵 반죽처럼 유연해, 얇은 층상 구조부터 다층 적층, 3차원 네트워크까지 다양한 형태로 자유자재 성형할 수 있다.
덕분에 웨어러블 기기, 에너지 저장장치, 전자파(EMI) 차폐 소재 등 폭넓은 산업 분야에 활용 가능한 범용 플랫폼으로 주목받고 있다. 이 기술로 제작한 슈퍼커패시터는 부피당 285 F/cm³의 높은 전기 저장 능력을 보였고, 전자파 차폐 소재는 81.3 dB(전자파 99.9999% 차단 수준)에 달하는 우수한 성능을 보였다.
모든 공정은 실온에서 수 분 안에 물리적 혼합으로 완성할 수 있으며 바인더나 고온 소결이 필요 없다. 제조 과정이 단순해 에너지 소비도 줄일 수 있다.
여기에 ‘Dough-to-Powder’, ‘Dough-to-Dough’ 방식의 반죽․파우더 혼합 전략을 적용해, 복잡한 조성에서도 구조 정밀성, 계면 안정성, 공정 반복성을 확보했다.
김병수·최지혁 박사는 “이번 연구는 복잡한 결합 공정이나 고온 가열 없이 다양한 성분을 조합한 복합체를 구현할 수 있다는 점에서 기존 공정의 한계를 극복한 전환점”이라며 “단순한 나노소재 합성을 넘어, 자원의 부가가치를 높이는 ‘자원 기반 나노공정 플랫폼’으로 발돋움하겠다"고 설명했다.
