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그래핀 활용 초고강도·고성능 케이블 개발

KIST 연구팀, 서울대, 그래핀스퀘어 연구팀과 공동 연구
기계 강도 2배, 최대 허용 전류량 10배 이상
국내 연구진이 차세대 소재로 주목받고 있는 그래핀을 이용해 고성능, 고효율, 경량화된 케이블을 개발했다.

최근 자율주행, 전기자동차 시장 확대와 함께 자동차용 하네스 케이블(차량용 배선) 사용이 증가하면서 전선 경량화와 자동차 연비 향상 요구가 높아지고 있다. 또한, 전력발전소로부터 일반 가정까지 연결되는 수많은 전력전송 케이블에도 가볍고 기계적 강도가 큰 전선 소재의 사용이 필수적이다.
 
KIST(원장 이병권)는 배수강 전북분원 양자응용복합소재연구센터 박사팀이 홍병희 서울대 화학부 교수팀, 그래핀스퀘어(대표 채윤)와 공동연구를 통해 초고강도·고성능 전선을 제조할 수 있는 원천기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

공동연구팀은 화학증기증착법(CVD)을 활용해 그래핀 섬유를 먼저 합성한 후 전기분해 원리를 이용해 그래핀 섬유 표면에 얇은 구리 막을 입히는 방법으로 전선 형태의 그래핀·금속 복합구조체를 제조했다.

연구진이 개발한 복합전선은 기존 구리전선 대비 2배 이상의 기계적 강도와 10배 이상의 최대 허용 전류량을 나타냈다.

이 전선은 고효율 전력전송선뿐 아니라 핵심 자동차부품인 하네스 케이블과 고성능전기모터의 고성능화‧경량화에도 활용할 수 있다.

배수강 KIST 박사는 "고성능의 그래핀-금속 복합구조체 전선에 고품질의 다층 그래핀을 합성하는 기술이 중요하다"며 "그래핀의 특성과 구리전선의 장점을 융합해 고출력 전력전송과 경량화라는 두 마리 토끼를 잡은 것"이라고 말했다.

홍병희 서울대 교수는 "최근 구글로부터 그래핀을 이용한 전력전송선 개발에 대해 문의 받은 경험이 있다"며 "향후, 그래핀-구리 복합전선을 상용화한다면 180조에 이르는 세계 케이블 전선시장에 지각변동을 불러올 것"이라고 밝혔다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 나노소재기술개발사업, 산업통상자원부 지원으로 수행됐다. 연구결과는 나노재료 분야의 권위지인 ACS Nano 최신호에 게재됐다.

그래핀 섬유과 그래핀·구리 복합구조체 전선 제조 모식도.<자료=KIST 제공>그래핀 섬유과 그래핀·구리 복합구조체 전선 제조 모식도.<자료=KIST 제공>
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