국내 연구진이 탁월한 전기적 특성으로 ‘꿈의 소재’라고 불리는 2차원 나노소재인 '그래핀'을 활용해 고성능·고효율·경량화된 새로운 개념의 케이블을 개발하는데 성공했다.

한국과학기술연구원(KIST) 전북분원 양자응용복합소재연구센터 배수강 박사팀은 서울대학교 자연과학대학 화학부 및 차세대융합기술연구원 홍병희 교수팀, 서울대 창업 기업인 벤처기업 그래핀스퀘어와 함께 공동연구를 통해 이 같은 원천기술을 개발했다고 16일 밝혔다. KIST 양자응용복합소재연구센터는 지난해 11월 상기 두 기관과 그래핀 융합기술 개발을 위한 산·학·연 공동개발을 위해 삼자 간 업무협약을 체결한 바 있다.

KIST-서울대 공동연구팀은 화학증기증착법(CVD)을 활용해 그래핀 섬유를 먼저 합성한 후 이를 전기분해의 원리를 이용했다. 그래핀 섬유의 표면에 얇은 구리 막을 입히는 간단한 방법을 통해 전선 형태의 그래핀-금속 복합구조체를 제조했다.

이렇게 제조된 그래핀-금속 복합구조체 전선을 통해 기존 구리전선 대비 2배 이상의 기계적 강도와 10배 이상의 최대 허용 전류량을 확보했다. 개발된 전선은 고효율 전력전송선뿐 아니라 핵심 자동차부품인 하네스 케이블(차량용 배선)과 고성능전기모터의 고성능화‧경량화에도 활용이 가능하다.

배수강 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.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 나노소재기술개발사업, 산업통상자원부 지원으로 수행됐다. 연구결과는 나노재료 분야의 권위지인 ACS Nano(IF: 13.942, JCR 상위 3.27%) 최신호에 게재됐다.