화학연, 차세대 박리공정 개발, 연내 양산 목표[아이뉴스24 최상국 기자] 한국화학연구원이 고품질의 그래핀을 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 19일 발표했다.

열적·전기적 특성이 뛰어난 그래핀을 파일럿 장치에서 시간당 60그램 규모로 생산할 수 있으며 1그램당 2천원의 가격에 공급할 수 있는 수준이다.

연구원은 이 기술을 흑연광산을 보유하고 있는 엘브스지켐텍에 이전, 올해 안에 그래핀 대량생산 체제를 갖출 계획이라고 밝혔다.

꿈의 신소재로 불려온 그래핀이 본격적인 상용화 단계로 진입할 수 있을지 주목된다.

한국화학연구원 이제욱 책임연구원(우)과 권연주 연구원(좌)이 멀티 전극 시스템으로 생산한 그래핀 용액과 가루를 들고 포즈를 취했다. 두 연구원 뒤에 있는 장치가 차세대 전기화학 박리공정이 적용된 멀티 전극 시스템이다. [화학연]

한국화학연구원 화학공정연구본부 이제욱 박사팀은 그래핀 상용화를 이끌 ‘차세대 전기화학 박리공정’을 개발하고, 이 공정을 적용한 멀티 전극 시스템을 만들었다고 발표했다.

멀티 전극 시스템은 전해질 용액 수조에 ‘금속 전극-흑연 전극-금속 전극’을 샌드위치처럼 배치한 묶음을 여러 개 담가놓은 장치다. 흑연 전극에 전기를 흘려보내 그래핀을 아주 얇은 층으로 벗겨내는 방식으로, 이렇게 벗겨진 그래핀은 장치 하단의 필터를 통해 용액과 분리되어 가루 형태로 추출된다.

연구팀은 현재 파일럿 규모인 이 장치로 고품질의 그래핀을 시간당 60g 가량 생산할 수 있다고 밝혔다. 이는 세계에서 가장 빠른 수준이다. 공정에 최적화된 흑연 전극의 크기는 10cm x 15cm x 5mm 정도다. 이렇게 생산할 그래핀의 가격은 1그램당 2천원 정도에 불과하다.

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 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 설명했다.

또한 "연구팀이 개발한 새로운 공정으로 생산한 그래핀은 기존 제품에 비해 열적, 전기적 특성이 두 배 가량 뛰어나며 파일럿 스케일을 벗어나 대량생산 체제가 갖춰지면 가격도 더 떨어질 것"이라고 덧붙였다.