전기연 김호섭 박사팀, 상온 다층 그래핀 코팅 기술 개발…국내외 특허 4건 출원

한국전기연구원은 산업현장에서 널리 쓰이는 박막 제조 기술을 사용해 상온에서 '다층 그래핀'을 입히는 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

한국전기연구원 전력케이블연구센터 김호섭 박사 연구팀이 인천대 김준호 교수팀, 경북대 이세희 교수팀과 협력해 기존 박막 제조기술을 활용해 초고성능 복합도체를 대량 생산할 수 있는 기술을 확보했다.

최근 전기차와 인공지능(AI) 데이터센터 등이 늘면서 같은 크기의 도체라도 전력 손실과 열 발생을 줄일 새로운 소재가 필요해졌다.

탄소 원자가 벌집 모양으로 배열된 얇은 신소재인 그래핀은 구리와 결합하면 완벽한 차세대 도체가 될 수 있다.

그러나 고품질 그래핀을 다른 소재 위로 옮겨붙여야 하는 까다로운 공정이 필요해 산업 현장에 적용하기가 쉽지 않았다.

김호섭 박사 연구팀은 그래핀 구조 형성을 방해하는 원인을 찾은 후 재료를 아주 작은 입자로 떼어내 기판 위에 쌓는 기존 박막 제조 기술(sputtering)을 이용해 레고 블록을 조립하듯 한두 겹의 아주 얇은 그래핀부터 여러 겹이 쌓인 그래파이트(흑연)까지 상온에서 곧바로 탄소 박막을 만드는 데 성공했다.

전기연구원은 기존 스퍼터링 방식으로 이렇게 정돈된 형태의 탄소 박막을 직접 만들어 낸 것은 세계 최초라고 강조했다.

또 이 기술을 활용하면 복잡한 별도 공정 없이 구리 같은 금속과 그래핀을 원하는 만큼 번갈아 쌓을 수 있어 향후 초고성능 복합도체를 대량 생산하는 것이 가능해진다고 설명했다.

김호섭 박사 연구팀이 이룬 성과는 재료 표면 및 코팅 기술 분야 국제 최상위급(Q1) 학술지인 'Surface & Coatings Technology'에 실렸고, 국내 특허 출원 3건, 국외 특허 출원 1건으로 이어졌다.