꿈의 나노소재그래핀, 대량 제조기술 세계 최초 상용화
꿈의 나노소재그래핀, 대량 제조기술 세계 최초 상용화
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  • 승인 2012.02.16 12:23
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KERI 이건웅 박사팀, 16일 (주)상보와 기술이전 조인식

 

 
   
  ⓒ 뉴스타운  
 

최근 정부가 2100억원 규모의 '그래핀 소재·부품 상용화 기술개발사업'을 추진하는 등 '꿈의 신소재'로 불리는 그래핀 상용화에 드라이브를 걸고 있는 가운데, 국내 연구진에 의해 개발된 그래핀 대량제조 기술이 세계 최초로 국내 중견기업에 의해 상용화돼 본격적인 그래핀 시대를 예고하고 있다.
 
한국전기연구원(KERI, 원장 김호용 www.keri.re.kr)은 나노융합기술연구센터 이건웅 박사팀이 지난 2010년부터 착수한 「전기기능성 2차원 나노소재(그래핀) 대량제조 및 소자응용기술개발」 과제의 성과로서 ‘고품질 그래핀 대량제조 및 유연전극 응용기술’을 (주)상보에 이전하기로 하고 16일 조인식을 가졌다.
 
그래핀은 높은 전기전도성과 전하이동도의 특성 등으로 향후 응용 가능성이 높아 꿈의 신소재로 불리고 있으며, 최근 몇 년 사이에 폭발적인 연구가 집중되어 왔다. KERI 이건웅 박사팀이 개발한 기술은 현재 그래핀의 상업화를 위해서 제시되고 있는 화학기상증착법과는 달리 습식공정 기반 화학적 흑연 박리법으로 고효율의 그래핀을 대량 제조하는, 차별화된 미래선도 나노소재 제조기술로서 KERI가 세계 최초로 확보한 대면적·고품질 그래핀의 고농도 분산, 페이스트 대량제조기술이다. 흑연으로부터 추출된 그래핀을 얇고 고르게 분산·유지시킨 고농도 용액 및 페이스트, 그리고 다공성 분말의 대량제조를 통해 시계처럼 손목에 감거나 둘둘 말아서 가방에 넣을 수 있는 컴퓨터 등 차세대 유연(flexible) 전기전자·에너지 소자 적용을 위한 인쇄전자공정에 접목이 가능하다. 

연구팀은 우선, 2차원 나노소재인 그래핀의 상업화를 위해서 탑다운(Top down) 방식의 흑연박리법 기반 대량 그래핀 생산, 인쇄전자 접목을 위한 습식공정기반 고농도 분산용액 및 페이스트 제조기술을 확보하고, 둘째, 그래핀·탄소나노튜브(CNT) 하이브리드 소재기술 접목을 통해 고기능성 유연투명전극의 상용화에 적용 가능한 나노융합기술을 확보했다.
 
농도와 점도 조절이 쉬워 인쇄전자용 잉크로 직접 활용할 수 있어 향후 소프트 일렉트로닉스의 구현을 위한 습식공정기반 인쇄전자공정 적용이 가능할 것으로 예상된다. 나아가 대량 제조된 그래핀의 각종 소자응용 원천기술의 선점으로 세계 시장에서 그래핀 응용분야의 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
 
KERI의 그래핀 대량제조기술은 향후 투명전극에 필수적으로 쓰이는 ITO(산화인듐주석)를 대체하는 탄소나노튜브·그래핀 혼성 투명전극, 유연(flexible) 디스플레이, 태양전지 등의 각종 유연 전극, 에너지 소자전극 및 전자파 차폐필름, 자동차 열선유리 등에 쓸 수 있는 투명히터, 스마트 윈도우, 각종센서 등에 다각적인 활용이 가능하다. 

KERI는 고품질 그래핀 대량제조 및 탄소나노튜브와 그래핀의 융합을 통한 유연소자 응용기술을 탄소나노튜브 투명필름의 양산기술을 보유하고 있는 중견 전문기업인 ㈜상보에 착수료 5억, 런팅로얄티 2.7%의 조건으로 기술이전하기로 했다. 상보는 KERI로부터 지난 2008년 이전받은 탄소나노튜브 투명전도성필름 기술을 보완하여 현재 스마트폰에 널리 사용되고 있는 정전용량방식에도 적용한다는 계획이다. 이를 통해 향후 ITO를 대체하는 효과를 거두는 한편, 조기 상용화를 통해 관련 기술분야를 선도할 것으로 기대하고 있다.
 
연구팀의 성과는 해당 연구결과는 지난해 2월 나노기술 분야의 최신 원천 연구성과를 다루는 유력 국제학술지 'ACS NANO'(Impact Factor=9.85)에 2편, 'Small'(Impact Factor=7.33)에 1편 등이 게재됐으며, 지난해 11월 산업기술연구회가 차세대 국가먹거리 창출을 위한 세계제일의 원천기술로 선정해 발표한 6개 '세계 1등 도전과제'의 하나로 선정되기도 했다.
 
KERI와 상보는 이번 기술이전과 상용화를 통해 향후 5년간 2,000억원의 제조원가(생산비용) 절감효과, 수입대체성과는 420만달러에 달할 것으로 전망하고 있다.
 
특히 상보는 KERI로부터 이전 받은 기술 관련 향후 400억원 이상 투자를 통해 정전용량 방식 투명전극 필름, 태양전지·연료전지, 플렉시블 디스플레이 전극소재 등의 상용화를 통해 향후 5년간 6000억원의 매출을 달성한다는 계획이다.
 
한편, 전기기능성 나노카본소재인 그래핀 나노기술과 관련된 세계시장규모는 2018년 약 24조원(Standard resources, NanoMarkets 2010), 국내시장규모는 2015년 4조원에 달할 것으로 예상된다


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