이상현 KIST 박사팀 새 공정기술 개발…미래 전자부품 원천기술 기대

‘꿈의 신소재’ 그래핀을 이용해 미세한 패턴(무늬)이 있는 얇은 금속막(금속박막)을 제작하는 공정이 새로 개발됐다. 제조 과정에 드는 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

한국과학기술연구원(KIST)은 이상현 KIST 전북분원 복합소재기술연구소 박사팀이 금속박막을 제작할 때 쓰는 틀(몰드)에 그래핀을 코팅하는 방법을 새로 고안했다고 7일 밝혔다.

금속박막은 틀에 금속을 얇게 입힌 뒤 떼어내는 방식으로 만든다. 이때 틀에 미세한 패턴이 있다면 금속박막에도 패턴이 그대로 찍혀 나오게 된다.

틀에서 금속박막을 쉽게 떼어내기 위해서는 틀에 미리 ‘박리제’라는 물질을 발라둔다. 박리제는 다른 물질에 잘 붙지 않으면서도 무늬를 잘 찍어낼 수 있도록 얇아야 한다. 또 틀에 금속을 입힐 때 전기를 쓰기 때문에 전기가 통하는 특성도 필요하다.

연구진은 이번 연구제로 박리제로 ‘그래핀’을 택했다. 그래핀은 탄소 원자 한 층으로 이뤄진 얇은 판 모양의 소재다.

구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 반도체 소재인 실리콘보다도 100배 이상 전자를 빠르게 이동시키는 등 전기적인 특성이 뛰어나 흔히 ‘꿈의 신소재’로 불린다.

특히 다른 물질에 붙는 접착력도 매우 낮아 박리제로써 최적의 조건을 가지고 있다는 평가를 받는다.

그동안 박리제로는 이산화셀레늄이나 중크롬산 계열 등의 물질을 썼지만, 틀에 얇고 균일하게 코팅하기 어려운데다 매 공정마다 새로 발라줘야한다는 문제가 있었다.

하지만 이번에 연구진이 개발한 방법을 쓰면 이런 문제를 해결할 수 있는 것으로 나타났다.

연구진은 이 공정을 이용해 금속 박막에 수 마이크로 크기의 패턴을 완벽하게 구현했고 LED용 유연회로기판을 만들어 정상적으로 작동하는 것을 확인했다. 또 기존 박리제는 유독물질이지만 그래핀은 인체와 환경에 무해하다는 장점도 있다.

이 박사는 “이번 성과는 전지용 전극소재뿐 아니라 미래 전자부품 제조를 위한 원천기술로 다양한 분야에 접목이 가능할 것”이라고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘나노스케일’(Nanoscale) 6월23일 온라인판에 실렸으며 7월7일자 표지논문으로 게재됐다.

연합뉴스