유해 공기 막아주는 고강도 복합소재 개발

KIST, 산화그래핀 변형해 기체 차단성 240배 향상
국내 연구진이 산화그래핀을 변형해 강도가 높고 내열성이 우수하면서 외부의 유해한 기체까지 차단할 수 있는 고분자 복합재료를 만들어냈다.

유남호 한국과학기술연구원(KIST) 박사팀은 화학적 방법을 통해 그래핀을 균일하게 분산시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다고 7일 밝혔다. 그래핀으로 고분자 복합재료를 만들기 위해서는 고분자 수지와 충전재가 필요하다. 충전재로 대량의 그래핀이 필요한데 그래핀 간에 서로를 뭉치게 하는 성질인 반데르발스 힘 때문에 고분자 복합재료에 사용하는데 제한이 있었다.

연구팀은 순수한 그래핀을 만들기 위해 대량의 흑연을 산화시킨 산화그래핀을 화학적 방법으로 다시 그래핀으로 환원시키고, 그래핀 표면에 고분자 수지와의 화학결합을 유도하는 물질을 처리했다. 이와 동시에 그래핀을 고분자 '폴리이미드'와 결합시켜 폴리이미드 위에 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합재료를 만들었다.

이렇게 개발한 소재는 기존의 폴리이미드 고분자 복합소재에 비해 240배 이상 가스를 차단하고, 기계적 강도도 2배 이상 우수했다. 이 소재는 의약품, 전자제품, 디스플레이 제품뿐만 아니라 태양전지의 봉지필름, 백시트, 건축용 고진공 단열재, 산업용 포장재 등에 광범위하게 활용될 수 있다.

유남호 박사는 "기존 고분자 소재의 낮은 산소 차단성과 기계적 강도를 동시에 개선해 디스플레이 소재나 우주항공, 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다"고 말했다. 이 연구 결과는 '케미스트리 오브 머티리얼스'(Chemistry of Materials) 3월 24일자에 게재됐다.

백나영기자 100na@