휘어지는 배터리, 투명 디스플레이 등 스마트기기의 차세대 전극재료로 각광받고 있는 탄소나노소재의 활용도를 획기적으로 높일 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

한국전기연구원 나노융합연구센터 한중탁 박사 팀은 기능화 및 용매의 분산과정에서 탄소나노소재의 손상을 최소화하면서도 전도성을 유지할 수 있는 기술을 개발했다.

탄소나노소재는 탄소가 육각형 모양으로 이루어져 있는 나노스케일의 전도성 소재로 그 종류로는 ‘나노탄소튜브’와 꿈의 신소재로 불리는 ‘그래핀’ 등이 있는데 우수한 전도성 및 기계적 물성을 바탕으로 기존 실리콘 기반의 딱딱한 반도체 소자를 뛰어넘어 구부러지는 전자소자를 만드는데 필수재료로 각광받고 있다.

현재 스마트폰의 터치패널이나 액정디스플레이 등에 활용되는 유연 투명전극을 비롯해 최근에는 배터리용 소재에서부터 수소생산, 연료전지, 전도성 섬유, 바이오센서 등 다양한 분야에서 탄소나노소재를 활용하기 위한 시도가 진행되고 있다.

이러한 탄소나노제를 분산제 없이 물이나 유기용매에 분산해 잉크나 페인트를 만들기 위해서는 표면에 용매와 친한 ‘기능기’를 도입해야 하는데 기능기는 화학반응에 관여하는 원자의 집단으로 소재에 심한 손상을 주게 돼 전도성이 낮아진다는 단점이 있었다.

이에 연구팀은 탄소나노소재 분말에 소량의 강산과 첨가제를 넣고 반죽해 상온에 일정시간 보관만 하면 기능화가 끝나게 했다.

기능화 된 탄소나노소재는 물이나 알코올뿐만 아니라 다양한 용매에 분산이 용이해전기가 통하는 잉크나 페인트를 쉽게 만들 수 있다.

연구책임자인 한중탁 박사는 “이번 기술은 새로운 개념의 기능화를 통해 탄소나노소재를 용액상태로 쉽게 만들고, 도전성을 살리면서 원하는 형태로 만들 수 있다는 장점이 있다”며, “기존 응용기술에 대한 한계를 훌쩍 뛰어넘는 신개념 원천기술로 탄소나노소재를 이용한 배터리전극, 수소연료전지전극, 유연투명전극뿐만 아니라 전도성 첨가제로 활용하는 기업들의 많은 관심을 받을 것”이라고 밝혔다.