그래핀 코팅기술 개발···해수담수화 플랜트 응용 기대

그래핀 코팅된 소수성 표면을 이용한 대기 중 수증기 응집 모식도, 자료=미래창조과학부 제공

국제 공동연구진이 구리 표면의 굴곡을 그대로 살려 표면을 따라 그래핀을 코팅하는 기술을 개발했다.

전기도금으로 물에 젖지 않도록 거칠게 만든 구리 표면의 굴곡을 그대로 유지하면서 산화에 강한 그래핀을 덧입혀 해수담수화장비, 열교환기 등 내부식성이 필요한 장비에 응용될 것으로 기대된다.

미래창조과학부는 오일권 카이스트 기계항공시스템공학부 연구팀 등과 코라트카 미국 렌슬러공대 교수가 공동으로 해수담수화 플랜트에 응용 가능한 그래핀 코팅기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

그동안 열전도도가 높고 부식에 강한 그래핀은 코팅재로 유용하지만 기존의 합성된 그래핀 필름을 구리기판 위에 올리는 방식은 물에 대한 친화성(친수성·소수성)을 변화시키는 한계가 있었다.

연구팀은 화학기상증착법으로 그래핀을 소수성 구리 기판 위에 합성하면서 동시에 코팅하는 경우 표면에 영향을 미치지 않을 수 있음을 알아냈다.

연구팀은 전기도금으로 거칠게 만들어 소수성을 띠는 구리(Cu) 위에 그래핀을 직접 합성하는 방식으로 표면의 굴곡을 그대로 살려 물을 흡수하지 않는 소수성이 그대로 유지되도록 하는 데 성공했다.

물에 젖지 않도록 거칠기는 그대로 유지하면서 그래핀으로 인해 내부식성과 열전도도를 향상시킬 수 있어 해수담수화 장비나 열교환기 등 물 포집 기능이 필요한 장비의 효율향상에 기여할 것으로 기대된다.

실제 그래핀이 증착된 소수성 구리 기판은 고온(200℃)환경과 소금물 속에서도 5시간 동안 산화와 부식이 일어나지 않고 표면 소수성을 유지하는 것으로 나타났다.

일반 구리 기판보다 30% 가량 더 많은 양의 수증기를 물방울로 응집시킬 수 있다고 연구팀은 설명했다.

오 교수는 “이번 연구결과는 소수성 구리 기판 위에 높은 열전도도와 내부식성을 부여할 수 있어 이를 해수담수화 플랜드에 응용하면 효율성 향상에 기여 할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구결과는 재료분야 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스지(Advanced Materials) 온라인판 5월 3일자에 게재됐다.

◆화학기상증착법(CVD)이란 에너지를 받은 기체가 기판에 흡착·퇴적되는 원리를 이용한 박막제조방식으로 구리, 니켈 등의 금속필름과 고온의 가스를 반응시키면 필름 표면에 그래핀이 형성된다.

김은경 기자 cr21@