국내 연구진이 그래핀 형태와 열전도율 사이 관계를 규명했다. 김성륜 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원 복합소재기술연구소 선임연구원팀은 크기와 두께가 다른 그래핀을 이용해 구조에 따른 복합소재 열전도도(열전도율)를 규명했다. 이 때 크고 두꺼운 그래핀을 적용했을 때 소재 열전도도가 가장 높았다고 7일 밝혔다.
꿈의 신소재로 불리는 그래핀은 탄소 원자가 벌집모양의 육각형 결정으로 연결된 물질이다. 실리콘보다 100배 빠른 전자 이동도를 가졌다. 97.7%에 달하는 높은 투명도와 물리적, 화학적 특성을 보인다.
스마트 전자기기가 작고 다양해지면서 그래핀 기반 열을 내보내는 방열복합소재에 관심이 높아지고 있다. 그러나 그래핀 구조와 방열복합소재의 열전도도 관계가 명확하게 규명되지 않아 상용화에 어려움이 있었다.
연구팀은 미세단층촬영(Micro X-ray CT)을 이용해 플레이크 그래핀 기반 방열복합소재 내부의 3차원적 구조와 분산을 확인했다. 열적외선 카메라를 이용해 본 결과 평판 사이즈와 두께가 큰 그래핀을 적용한 방열복합소재의 열전도도와 방열특성이 가장 우수하다는 사실을 발견했다. 플레이크 그래핀의 형태학적 구조는 그래핀 기반 방열복합소재 열전도도와 방열 특성을 결정하는 매우 중추적인 역할을 한다.
파우더 형태로 대량생산이 가능한 플레이크 그래핀은 기판 형태로 제작되는 소량 고품질 소재인 CVD 그래핀보다 응용분야 제품 단가 절감에 유리하다.
김성륜 KIST 박사는 “플레이크 그래핀 구조에 따른 효율적인 방열복합소재 디자인과 제조 최적화로 그래핀 상용화를 앞당길 수 있다”고 말했다.
연구 결과는 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 지난 5월 25일 온라인 게재됐다.
송혜영기자 hybrid@etnews.com
