친환경적 그래핀 합성 기술 개발

[산업일보]
식각용액의 재사용에 대한 가능성 제시와 이를 통한 그래핀 합성 단가절감으로 통해 향후 그래핀을 활용한 전자소자의 상용화 가능성을 앞당길 수 있을 것으로 기대되고 있다.

국내 연구진이 그래핀 합성 후 버려지는 구리 식각용액을 전기도금 방법으로 재사용하는 방법을 개발해 차세대 전자소자의 소재로 주목받는 그래핀의 친환경적이고 경제적인 생산방법 개발에 기여할 것으로 기대된다.

중앙대 화학신소재공학부 김수영 교수와 포항공대 신소재공학과 이종람 교수가 주도하고, 화학신소재공학부 석사과정 연구원 권기창(제 1저자), 신소재공학과 박사과정 연구원 함주영, 김성준 박사가 수행한 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 중견연구자지원사업(핵심연구)의 지원으로 수행됐고, 연구결과는 네이처 자매지 사이언티픽 리포트誌(Scientific Reports) 온라인판에 게재됐다.

그래핀은 뛰어난 전기전도도와 투과도, 강한 기계적 내성 덕분에, 고가의 희귀금속인 인듐을 사용하는 데다 깨어지기 쉬운 기존 ITO를 대체할 투명전극 소재로 주목받고 있다.

다만 그래핀 합성을 위해서는 구리촉매 기판에서 그래핀을 분리하는 작업이 필요하며 이때 사용되는 구리 이온이 들어있는 식각용액을 화학처리로 폐기해야 하는 단점이 있었다.

이번 기술의 핵심은 사용된 구리 식각용액을 구리촉매 기판 합성을 위한 전기도금의 전해질로 재사용한 데 있다.

전기도금으로 만들어진 구리촉매 기판은 그래핀의 육각형 구조와 비슷한 결정모양을 많이 포함하고 있어 그래핀 합성의 촉매로서 뛰어나다는 설명이다.

실제 이렇게 만들어진 그래핀을 이용 유기발광 다이오드와 유기 태양전지를 제작한 결과 ITO 전극을 이용한 것 대비 각각 103%의 발광효율과 98%의 광전변환효율을 나타냈다.

김 교수는 “이번 연구결과는 그래핀 합성 후 폐기해야 하는 구리 식각용액의 재활용 방안을 제시하고 또한 이를 이용해 그래핀 합성 단가를 낮춤으로써 향후 ITO를 대체할 그래핀 응용소자의 상용화를 앞당길 것으로 기대한다”고 밝혔다.