화학연, 차세대 박리공정 개발
국내 흑연으로 1시간 내 생산
중기에 기술이전… 상용화 추진
[충청투데이 최윤서 기자] 한국화학연구원(이하 화학연)과 국내 중소기업이 꿈의 신소재로 불리는 그래핀을 연내 양산화 한다.
국내에서 채굴된 흑연으로 산업현장에서 쓰이는 그래핀을 대량 생산하는 건 이번이 처음이다. 19일 화학연에 따르면 화학공정연구본부 이제욱 박사팀이 ‘차세대 전기화학 박리공정’을 개발하고 이 공정을 적용한 멀티 전극 시스템을 만들었다.
멀티 전극 시스템은 전해질 용액 수조에 ‘금속 전극-흑연 전극-금속 전극’을 샌드위치처럼 배치한 묶음을 여러 개 담가놓은 장치다.
해당 장치는 흑연 전극에 전기를 흘려보내 그래핀을 아주 얇은 층으로 벗겨내는 방식으로 벗겨진 그래핀은 장치 하단의 필터를 통해 용액과 분리돼 가루 형태로 추출된다.
현재 이 장치로 고품질의 그래핀을 1시간이면 생산할 수 있는데 이는 세계에서 가장 빠른 수준이다.
또 그래핀 1g당 가격도 2000원으로 비교적 저렴해 가격 경쟁력도 갖췄다. 이는 기존 그래핀 생산기술인 ‘화학적 합성 공정’보다 생산시간과 가격, 품질 등 모든 면에서 우수한 것이다. 화학적 합성 공정은 흑연을 강산으로 처리해 그래핀을 얻는 방식으로 현재 주로 연구용으로 사용되고 있다.
이제욱 화학연 박사는 “화학적 합성 공정의 경우 강산 처리로 인해 그래핀의 강도, 열 전도성, 전기전도도 등의 품질이 급격히 떨어지고 나중에 환원처리를 하지만 100% 수준으로 품질이 회복되지 않는다”고 말했다.
한편 화학연은 이 같은 기술을 개발해 ㈜엘브스지켐텍에 이전하고 올해 연말까지는 고품질의 그래핀을 대량 생산한다는 목표로 공동 연구를 수행하고 있다. 최윤서 기자 cys@cctoday.co.kr