KIST 연구팀, 그래핀 활용 초고강도·고성능 케이블 개발

배수강 박사 [사진제공=KIST]
 

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.

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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.