KIGAM 한국지질자원연구원

- 장희동 책임연구원, 흑연 활용 그래핀계 음극재료 대량 제조기술 개발

- 그래핀 에너지 소재화 위해 ㈜맥진정보통신과 기술이전 계약

□ 한국지질자원연구원(원장 신중호, KIGAM)은 천연 흑연으로부터 에너지 저장 효율이 높은 3차원 형상의 그래핀을 대량으로 제조하는 기술을 개발했다. 한국지질자원연구원은 ㈜맥진정보통신(대표 서진규)에 해당 기술을 이전했다고 30일 밝혔다.

 ○ 한국지질자원연구원은 지난 8월 해당 기술에 대한 독점적 통상실시권을 ㈜맥진정보통신에 이전하는 계약을 체결했다. 계약에 따른 실시기간은 10년이며, 기술료 규모는 2억 원이다.

 ○ 한국지질자원연구원과 ㈜맥진정보통신은 중국 흑룡강성(黑？江省, 헤이룽장성) 계서시(鷄西市, 지시시)에서 생산되는 천연흑연을 활용해 3차원 그래핀을 차세대 에너지 소재로 응용하기 위해 협력하고 있다.

□ 한국지질자원연구원 자원활용연구센터 장희동 책임연구원(박사) 연구팀이 개발한 기술은 흑연으로부터 첨단 고부가가치 원료소재인 그래핀을 대량으로 제조하는 기술이다.

 ○ 그래핀은 층상 결정 구조인 흑연에서 떼어낸 하나의 층으로 이뤄진 2차원 소재다. 단단한 강도와 높은 열전도율과 전기 전도도를 지녀 ‘꿈의 신소재’로 불리며 다양한 산업분야에서 전략적 핵심소재로 각광받고 있다.

 ○ 하지만, 기존의 습식화학법을 이용한 그래핀 제조는 대량생산 및 연속 제조가 어려웠다. 또한, 2차원 구조의 그래핀들이 서로 붙어 다시 적층(층층이 쌓임)되면서 우수한 특성을 잃어버리는 문제점이 있었다.

□ 장 박사 연구팀이 개발한 기술은 그래핀의 재적층을 막아 고유의 특성을 유지하는 그래핀을 제조하는 새로운 공정이다. 장 박사 연구팀은 세계 최초로 에어로졸 기술을 적용해 2차원 구조의 그래핀을 구겨진 종이 공 모양의 3차원 그래핀으로 만듦으로써 그래핀 간의 재적층 문제를 해결했다.

 ○ 가습기가 분무하는 것과 유사한 에어로졸 공정을 통해 그래핀을 마이크론(㎛) 크기의 물방울 속에 가둔 후 물방울에서 수분을 증발시키는 방법을 통해 종잇장 모양의 2차원 그래핀을 종이 공 모양으로 구김으로써 3차원 구조의 그래핀을 만드는 데 성공한 것이다.

 ○ 이 기술을 활용한 그래핀 및 그래핀계 복합체 제조, 응용에 대한 전주기 기술을 실제 공정에 적용하면 그래핀 및 그래핀계 복합체의 대량, 연속 생산이 가능해질 뿐만 아니라 제조 단가 역시 획기적으로 낮출 수 있다.

□ 현재 장 박사 연구팀은 이 기술을 활용해 파일럿 규모의 3차원 그래핀 대량/연속 제조 기술에 대한 실증화 연구를 수행하고 있다.

□ 한국지질자원연구원 장희동 책임연구원(박사)은 “전 세계적으로 다양한 학교와 연구원, 기업 등에서 실험실 규모의 2차원 그래핀 및 그래핀 복합체 제조와 응용에 관한 연구는 진행된 바 있으나, 그래핀 대량 제조에 관한 실증화 연구는 찾아보기 어려웠다”며, “그래핀의 재적층을 막아 그래핀 고유의 특성을 유지하는 3차원 그래핀 및 그래핀 복합체 실증화 연구를 통해 그래핀 대량, 연속 생산의 길을 열겠다”고 말했다.