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KAIST가 최초 개발 '산화그래핀 액정', 항공우주 등까지 활용 기대
[한국과학기술원(KAIST) 제공. 재판매 및 DB 금지]
(대전=연합뉴스) 김준호 기자 = 한국과학기술원(KAIST)이 2011년 세계 최초로 발견한 '산화그래핀 액정'이 15년간 전 세계적인 후속 연구를 거쳐 고강도·고열전도 그래핀 섬유 제조 기술로까지 연구영역을 넓히고 있다.
항균 칫솔과 기능성 스포츠웨어 등 생활제품 상용화로 이어진 KAIST의 원천소재 연구가 이제 첨단 열관리 소재로까지 확장되고 있다.
18일 KAIST에 따르면 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀이 산화그래핀 액정을 기반으로 한 고성능 그래핀 섬유 연구의 최신 발전과 학술적 의미를 조명한 논평을 국제 학술지 네이처 머티리얼스의 '뉴스 앤 뷰스'에 발표했다.
산화그래핀은 탄소 원자가 벌집 모양으로 한 층 배열된 매우 얇은 소재인 '그래핀'에 산소 성분을 결합한 소재다.
그래핀은 강하고 열과 전기를 잘 전달하지만 물에 잘 섞이지 않아 용액 상태로 가공하기가 쉽지 않다. 반면 산화그래핀은 산소 성분이 붙으면서 물에 잘 섞이기 때문에 잉크처럼 만들거나 코팅하고, 실처럼 뽑는 등 다양한 형태로 가공하기가 쉽다.
김 교수팀은 2011년 이러한 산화그래핀이 물속에서 일정 농도 이상으로 섞이면 얇은 판 모양의 시트들이 한 방향으로 가지런히 배열되는 '액정' 상태를 형성한다는 사실을 세계 최초로 보고했다.
물속에 제각각 떠다니던 얇은 산화그래핀 조각들이 특정 조건에서는 마치 카드 여러 장을 한 방향으로 가지런히 정리하듯 줄을 맞춰 배열되는 현상이다. 이러한 특성을 이용하면 산화그래핀을 한 방향으로 정렬시키면서 실처럼 길게 뽑아 섬유 형태로 가공할 수 있다.
KAIST의 산화그래핀 액정 관련 원천기술은 연구실을 넘어 실제 생활제품으로도 확장돼 왔다.
김 교수의 교원창업기업인 ㈜소재창조의 원천기술이 적용된 그래핀 항균 칫솔은 2023년 출시 이후 1천400만개 이상 판매됐으며, 그래핀텍스 소재를 활용한 기능성 섬유는 2024년 파리 올림픽 태권도 시범단 도복에 적용됐다. 최근에는 기능성 골프웨어 등 다양한 스포츠 의류나 침구 등에도 적용되며 글로벌 시장 진출을 추진하고 있다.
향후 고성능 그래핀 섬유는 가볍고 강하면서 열을 빠르게 전달하는 특성을 바탕으로 전자기기의 열관리 소재를 비롯해 전기차·항공우주 분야의 경량 열관리 부품, 웨어러블 전자소자와 스마트 의류 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.
김상욱 교수는 "하나의 기초연구가 칫솔과 기능성 의류 같은 생활제품은 물론 전자기기·모빌리티·항공우주 등 첨단소재로 활용 범위를 넓혀가고 있다는 점에서 의미가 크다"고 말했다.
kjunho@yna.co.kr
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