[에너지단열경제]이재철 기자

이제욱 박사팀이 개발한 ‘차세대 전기화학 박리공정’을 적용한 멀티 전극 시스템/화학연구원 제공

한국화학연구원 화학공정연구본부 이제욱 박사팀이 꿈의 신소재로 불리는 그래핀의 대량 생산이 가능한 전기화학 박리공정 기술을 개발했다.
그래핀은 흑연을 한 층만 벗겨낸 것으로 강도와 열 전도성, 전기전도성 등 성능이 매우 뛰어나다.
하지만 10여 년간 대량생산의 한계를 넘지 못했다.
이 박사팀은 ‘차세대 전기화학 박리공정’을 개발하고, 이 공정을 적용한 멀티 전극 시스템을 만들었다.
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 방식이다.
이 그래핀은 장치 하단의 필터를 통해 용액과 분리되어 가루 형태로 추출된다.
이 장치는 세계에서 가장 빠른 수준으로 고품질의 그래핀을 1시간이면 생산할 수 있다.
그래핀 1g당 가격도 2000원으로 저렴해 가격 경쟁력도 갖추고 있다.
기존의 흑연을 강산으로 처리해 그래핀을 얻는 방식인 화학적 합성 공정보다 생산시간과 가격, 품질 등 모든 면에서 뛰어나다는 평가를 받고 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.
화학연구원은 이 기술을 ㈜엘브스지켐텍에 이전하고 올해 연말까지 고품질의 그래핀을 대량 생산한다는 목표로 공동 연구를 수행하고 있다.
현재 ㈜엘브스지켐텍의 모회사인 엘브스흑연㈜은 국내 흑연광산의 채굴권을 확보하고, 올해부터 본격적인 흑연 채굴에 들어간다.
중국 수입에 의존하던 고품질의 흑연을 저렴한 가격으로 대량 공급할 수 있는 길이 열린 것이다.
대량 생산한 그래핀은 우선 디스플레이와 스마트폰 등 전자제품의 열을 방출하는 방열부품과 전기자동차의 이차전지에 들어가는 도전재와 전극 등에 적용할 예정이다.
한편 한국산업평가관리원에 따르면 현재 전 세계 그래핀 시장은 900억 달러로 추정되며 2025년에는 2400억 달러로 3배 가까이 증가할 것으로 전망되고 있다. 

 

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