한국과학기술연구원(KIST) 전북분원 양자응용복합소재연구센터가 16일 탁월한 전기적 특성으로 ‘꿈의 소재’라고 불리는 2차원 나노소재인 그래핀(Graphene)을 활용한 새로운 개념의 케이블을 개발하는데 성공했다고 밝혔다.
그래핀은 강철보다 100배 강하면서 유연한 물리적 특성으로 차세대 소재로 주목받고 있다.
연구는 작년 11월 KIST 전북분원과 서울대학교 자연과학대학 및 서울대 창업·벤처기업(그래핀스퀘어㈜)이 산·학·연 공동개발 업무협약을 체결한 후 6개월간 공동연구를 진행했다.
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.
이 전선의 경우 기존 구리전선 대비 2배 이상의 기계적 강도와 10배 이상의 최대 허용 전류량으로 고효율 전송뿐만 아니라 고성능 전기모터의 고성능화·경량화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
개발된 전선의 경우 정부의 친환경차 보급 정책으로 각광받고 있는 전기자동차의 핵심부품인 하네스 케이블(차량용 배선)에 적용이 가능하는 등 전기자동차 산업발전에 조력자 역할을 할 것으로 예상된다.
또한, 향후 항공·우주 분야에도 다양한 응용이 가능하며, 전선을 이용하는 산업분류군에서도 많은 시너지 효과가 날 것으로 기대된다.
KIST 배수강 박사는 “고성능 그래핀 케이블 개발을 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 말했다.
서울대 홍병희 교수는 “최근 구글로부터 그래핀을 이용한 전력전송선 개발에 대해 문의 받은 경험이 있다”라며 “향후 그래핀-구리 복합전선을 상용화한다면 180조에 이르는 세계 케이블 전선시장에 지각변동을 불러올 것”이라고 전망했다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 나노소재기술개발사업, 산업통상자원부 지원으로 수행됐으며, 연구결과는 나노재료 분야의 권위지인 ACS Nano(IF: 13.942, JCR 상위 3.27%) 최신호에 게재됐다.

전광훈 기자 다른기사 보기