플라스틱산업 사출 / 압출 / 금형 /원료

전기가 통하는 플라스틱을 적은 비용으로 쉽게 만들 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 발표됐다. 얼음의 틀을 이용한 이 기술은 꿈의 소재로 불리는 그래핀과 비교해도 2배 이상의 전류를 흘려보낼 수 있어 다양한 활용성이 기대되는 기술이다. 국내뿐 아니라 전 세계의 주목을 받으며 새로운 기술로 각광받은 폴리아닐린 나노시트 합성법을 본지와 함께 살펴보자.

얼음으로 전기 통하는 플라스틱 만든다
여름이면 누구나 쉽게 찾는 얼음. 이 얼음을 이용해 그동안 어렵다고 알려진 전기가 통하는 플라스틱을 제조할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
전기가 통하는 플라스틱으로 알려진 폴리아닐린의 나노시트를 손쉽게 만들어낼 수 있는 기술이 발표돼 학계의 주목을 받고 있는 것이다.
포스텍 화학과 박문정 교수와 박사과정 최일영, 이정필 등으로 이뤄진 연구팀은 얼음을 틀로 이용해 전도성 고분자 폴리아닐린의 나노시트를 만드는데 성공을 거뒀다.
이렇게 만들어진 나노시트는 ‘꿈의 소재’로 불리는 그래핀과 비교해도 2배 이상 많은 전류를 흘려보낼 수 있어 더욱 화제가 되고 있다.

세계가 주목하는 연구성과, 높은 활용성 기대
세계적인 권위를 자랑하는 화학학술지 안게반테 케미(Angewandte Chemie)지의 논문 중에서도 상위 10%의 우수한 논문에 주어지는 중요논문(Highly Important Paper)으로 선정된 이 연구성과는 특히 다양한 전기화학 소자 전극 소재 등으로 활용될 것으로 기대를 모으고 있다.
플라스틱 산업에 있어 전기가 통하는 전도성 고분자는 플라스틱의 장점을 전기산업에 활용할 차세대 소재로 각광을 받고 있음에도 불구하고 합성과 제조공정이 복잡해 아직까지 상용화에는 이르지 못한 상태다.
한 관계자는 “이번 연구가 상용화로 이어진다면 세계적으로 연구가 이뤄지고 있는 전도성 플라스틱 시대를 한 층 앞당길 수 있을 것”이라는 평가를 내놓기도 했다.

저렴하고 쉽게 폴리아닐린 이용 가능
전도성 고분자 중에서도 폴리아닐린은 간단한 공정으로 합성이 가능해 초소형 전자기기나 전지의 전극에 이용될 것으로 기대를 모으고 있던 소재다.
하지만 이런 폴리아닐린을 전기소자로 사용하기 위해서는 분자형태에서 2차원의 ‘면’을 만드는 과정이 필요한데, 지금까지는 그래핀을 이용한 성과만이 학계에 알려진 상태였다.
연구팀은 “그래핀을 이용한 방법이 획기적인 방법이기는 하지만 이 역시 가격이 지나치게 비싸고 큰 면적으로는 만들 수 없다는 점이 단점으로 지적돼왔다”며 연구의 배경을 밝혔다.
이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 폴리아닐린을 얼음 위에서 합성할 때, 수직방향으로 성장하는 화학작용에 주목하고 이를 이용해 나노 두께의 시트로 만들어내는데 성공했다.
얼음 위에서 만들어진 나노시트는 합성 후 얼음을 녹여내서 다른 기판에 옮기기도 쉽고, 마이크로 패턴 마스크를 이용해 쉽게 패턴을 만들 수 있다는 장점도 가지고 있다.
특히 이 연구가 높은 평가를 받게된 점은 이 나노시트가 가지는 뛰어난 전도성이다.
이 나노시트는 그간 알려졌던 폴리아닐린의 전도도의 40배를 훌쩍 뛰어넘었을 뿐 아니라, 그래핀보다도 2배 많은 전류를 흘려보낼 수 있다.
또한, 이 합성법을 이용하면 1m2를 합성해도 단가는 고작 9천 원에 불과한데다, 틀을 얼음으로 이용하기 때문에 친환경적인 방법이라는 점도 눈여겨 볼만하다.

“다양한 전기화학 소자의 전극으로 활용영역 넓힐 것”
이번 연구를 주도한 박문정 교수는 “이번 성과는 지금까지 이뤄졌던 전도성 고분자를 이용한 연구에서도 유례를 찾아보기 힘든 연구결과로 평가되고 있다”며 한 단계 앞선 기술에 대한 자부심을 전했다.
또한 “이번에 개발된 나노시트를 이용해 액추에이터와 같은 다양한 전기화학 소자의 전극으로 활용할 수 있도록 후속연구를 진행하겠다”는 계획을 밝히기도 했다.
한편, 이번 연구 성과는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행됐다.

[신혜임 기자]

포스텍  www.postech.ac.kr