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국내 연구기관이 개발한 신소재 ‘그래핀’ 제조기술을 국내 중소기업이 기술이전 받아 대량생산을 위한 시스템 구축을 시작함. 올해 말부터 국내 흑연광산에서 채굴한 고품질 흑연으로 그래핀을 대량생산할 수 있을 것으로 기대됨.

한국화학연구원은 이제욱 화학공정연구본부 책임연구원과 권연주 연구원팀이 ‘차세대 전기화학 박리공정’을 개발해 ‘멀티전극시스템’이라는 그래핀 제조 공정에 적용하고, 이를 국내 기업 ‘엘브스지켐텍’에 기술이전함.

그래핀은 탄소 덩어리인 흑연을 원자 한 층 두께로 매우 얇게 벗겨낸 소재임. 강하면서 열과 전기를 잘 전달하고 휘어지기도 해 각종 전자기기 등에 널리 활용될 것으로 기대를 모으고 있음. 하지만 대량생산이 어려워 상용화가 더뎠음.

연구팀은 금속 전극과 흑연 전극, 금속 전극을 차례로 마치 샌드위치처럼 배치해 묶은 뒤 이를 전해질 용액이 담긴 수조에 담가 멀티전극시스템을 완성했음. 이 장치의 흑연 전극에 전기를 흘려보내면 그래핀이 아주 얇은 층으로 벗겨지는데, 벗겨진 그래핀을 장치 하단의 필터로 분리해 가루 형태로 추출하면 그래핀을 얻을 수 있음. 화학연은 “고품질 그래핀을 1시간 만에 생산할 수 있다”며 “세계에서 가장 빠른 속도”라고 밝힘. 그래핀 1g을 생산하는 데 드는 비용도 2000원으로 저렴함.

이 책임연구원은 “기존 방식인 화학적 합성 공정은 흑연을 강산으로 처리하는데, 그래핀 강도와 열 전도성, 전기 전도도 등 품질이 떨어지고 나중에 환원처리를 해도 품질이 100% 회복되지 않는 단점이 있다”며 “이번에 개발한 공정은 생산시간과 가격, 품질 등 모든 면에서 화학적 합성 공정보다 우수하다”고 말함.

화학연은 이 기술을 국내기업 엘브스지켐텍에 이전해 올해 말부터 고품질의 그래핀을 대량생산한다는 목표로 공동연구를 하고 있음. 특히 엘브스지켐텍의 모회사인 엘브스흑연은 국내 흑연광산의 채굴권을 확보하고 있어 고품질의 흑연을 저렴하게 대량 공급해 그래핀 생산에 활용할 수 있을 것으로 기대됨.

화학연과 엘브스지켐텍은 대량생산하는 그래핀을 디스플레이와 스마트폰 등 전자제품의 방열부품과 이차전지의 도전재, 전극 등에 활용할 예정임. 박철용 엘브스지켐텍 대표는 “값싼 고품질 그래핀을 대량으로 시장에 공급해 10년간 열리지 않던 그래핀 상용화의 문을 2021년 열 것”이라고 말함.