상보가 한국전기연구원(KERI)로부터 차세대 나노신소재인 그래핀의 대량생산과 관련한 기술을 이전받는데 성공했다.
상보는 16일 한국전기연구원(KERI) 이건웅 박사팀이 개발에 성공한 '고품질 그래핀 대량제조과 유연전극 응용기술'의 이전 민간기업 최종 선정됨에 따라 조인식을 가졌다.
그래핀은 흑연의 표면층을 한 겹만 떼어낸 탄소나노물질로, 구리보다 100배 이상의 전기전도성과 강철보다 200배 이상 강도를 지닌 특성 때문에 전자재료, 에너지 등 산업전반에 걸쳐 활용이 가능한 차세대 나노신소재로 주목받고 있다.
상보가 이전받은 기술은 습식공정 기반의 고효율 그래핀을 대량생산할 수 있는 기술로, 고기능성 플렉시블 투명전극 상용화에 가장 근접한 기술로 평가받고 있다.
이에 따라 상보는 "기술이전 성공으로 기존 투명전극물질 인듐주석산화물(ITO)를 대체하는 탄소나노튜브(CNT)와 그래핀 하이브리드 투명전극, 플렉시블 디스플레이, 태양전지 등 자사의 디스플레이 소재기술 상용화에 탄력을 받을 것"으로 기대했다.
김상근 상보 대표는 "그래핀 제조기술의 조기 양산을 위하여 향후 3년간 약 400억원 이상의 투자를 계획하고 있으며, 정전용량 투명전극 필름, 플렉시블 디스플레이 및 태양전지 전극소재 등으로 향후 5년간 약 6000억원 이상의 매출 달성이 가능할 것"이라고 말했다.
‘꿈의 나노소재’ 그래핀 시대 열다
접는 컴퓨터 등 소프트 일렉트로닉스 조기실현
최근 정부가 2100억원 규모의 '그래핀 소재·부품 상용화 기술개발사업'을 추진하는 등 '꿈의 신소재'로 불리는 그래핀 상용화에 드라이브를 걸고 있는 가운데, 국내 연구진에 의해 개발된 그래핀 대량제조 기술이 세계 최초로 국내 중견기업에 의해 상용화돼 본격적인 그래핀 시대를 예고하고 있다.
그래핀은 높은 전기전도성과 전하이동도의 특성 등으로 향후 응용 가능성이 높아 꿈의 신소재로 불리고 있으며, 최근에 집중적으로 연구가 이루어지고 있었다.
KERI 이건웅 박사팀이 개발한 기술은 현재 그래핀의 상업화를 위해 제시되고 있는 화학기상증착법과는 달리 습식공정 기반 화학적 흑연 박리법으로 고효율의 그래핀을 대량 제조를 위해서는, 차별화된 미래선도 나노소재 제조기술로서 KERI가 세계 최초로 확보한 대면적·고품질 그래핀의 고농도 분산, 페이스트 대량제조기술이다.
또한 흑연으로부터 추출된 그래핀을 얇고 고르게 분산·유지시킨 고농도 용액 및 페이스트, 그리고 다공성 분말의 대량제조를 통해 시계처럼 손목에 감거나 둘둘 말아서 가방에 넣을 수 있는 컴퓨터 등 차세대 유연(flexible) 전기전자·에너지 소자 적용을 위한 인쇄전자공정에 접목이 가능하다.
연구팀은 우선 2차원 나노소재인 그래핀의 상업화를 위해서 탑다운(Top down) 방식의 흑연박리법 기반 대량 그래핀 생산, 인쇄전자 접목을 위한 습식공정기반 고농도 분산용액 및 페이스트 제조기술을 확보하고, 그래핀·탄소나노튜브(CNT) 하이브리드 소재기술 접목을 통해 고기능성 유연투명전극의 상용화에 적용 가능한 나노융합기술을 확보했다.
특히 농도와 점도 조절이 쉬워 인쇄전자용 잉크로 직접 활용할 수 있어 향후 소프트 일렉트로닉스의 구현을 위한 습식공정기반 인쇄전자공정 적용이 가능할 것으로 보고, 나아가 대량 제조된 그래핀의 각종 소자응용 원천기술의 선점으로 세계 시장에서 그래핀 응용분야의 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 전망했다.
KERI의 그래핀 대량제조기술은 향후 투명전극에 필수적으로 쓰이는 ITO(산화인듐주석)를 대체하는 탄소나노튜브·그래핀 혼성 투명전극, 유연(flexible) 디스플레이, 태양전지 등의 각종 유연 전극, 에너지 소자전극 및 전자파 차폐필름, 자동차 열선유리 등에 쓸 수 있는 투명히터, 스마트 윈도우, 각종센서 등에 다각적인 활용이 가능하다.
연구팀의 성과는 해당 연구결과는 지난해 2월 나노기술 분야의 최신 원천 연구성과를 다루는 유력 국제학술지 'ACS NANO'(Impact Factor=9.85)에 2편, 'Small'(Impact Factor=7.33)에 1편 등이 게재됐으며, 지난해 11월 산업기술연구회가 차세대 국가먹거리 창출을 위한 세계제일의 원천기술로 선정해 발표한 6개 '세계 1등 도전과제'의 하나로 선정되기도 했다.
한편, 전기기능성 나노카본소재인 그래핀 나노기술과 관련된 세계시장규모는 2018년 약 24조원(Standard resources, NanoMarkets 2010), 국내시장규모는 2015년 4조원에 달할 것으로 예상된다.
