한국전기연구원 전력케이블연구센터 김호섭 박사 연구팀은 인천대 김준호 교수팀과 경북대 이세희 교수팀과의 협력을 통해 새로운 기술 개발에 성공했다고 밝혔다. 이들은 상온에서 ‘다층 그래핀’을 입힌 초고성능 복합도체를 대량 생산할 수 있는 방법을 마련한 것이다.

그래프린의 특성은 탄소 원자가 벌집 모양으로 배열되어 있음에 기인한다. 이 구조는 전기전도성과 열전도성 면에서 매우 우수하며, 다른 소재와 결합할 경우 차세대 도체로서의 가능성을 가지고 있다. 그러나 고품질의 그래피느를 기판에 적용하는 것은 매우 까다롭고 복잡한 공정을 요구하며, 산업 현장에서의 활용성이 제한되어 왔다.

김호섭 박사 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 기존의 박막 제조 기술인 스퍼터링(sputtering)을 활용했다. 공정의 핵심은 그래핀 구조 형성에 영향을 미치는 요소를 분석하고, 이를 극복하기 위해 재료를 매우 작은 입자로 분리한 후 기판 위에 쌓아 올리는 방식이다. 이 과정은 레고 블록을 조립하는 것과 유사하여, 한두 겹의 얇은 그래핀부터 여러 겹으로 구성된 복잡한 그래파이트(흑연)까지 상온에서 쉽게 제작할 수 있도록 만들었다.

이 연구는 전 세계적으로 선구적인 결과로, 기존 스퍼터링 방식을 통해 이렇게 정돈된 형태의 탄소 박막을 직접 제작한 것은 처음이라고 전기연구원에서 강조하였다. 또한, 이 기술을 활용하면 복잡한 추가 공정 없이 구리 같은 금속과 그래핀을 번갈아가며 쌓을 수 있어 초고성능 복합도체를 대량 생산하는 것이 실현 가능해졌다.

전기차와 인공지능(AI) 데이터센터 등의 발달로, 동일한 크기의 도체에서 전력 손실과 열 발생을 줄여야 하는 필요성이 커졌다. 이러한 문제를 해결하기 위해 새로운 소재와 기술 개발이 점점 더 중요하게 다가오고 있으며, 그래핀의 장점을 최대한 활용하는 이 연구는 매우 시기적절하다.

김호섭 박사 연구팀이 달성한 성과는 ‘Surface & Coatings Technology’에 실려 국제 학술계에서 큰 주목을 받았으며, 이를 기반으로 한 여러 특허 출원도 진행되었다. 국내 3건의 특허와 외국 1건의 특허가 이미 출원되어, 이 기술이 산업계에서 얼마나 중요한지를 잘 보여준다.

이러한 성과는 한국의 연구력을 강조하며, 미래에 있을 수 있는 에너지 소모 문제와 열 관리 문제를 해결할 새로운 방법을 제시하는 중요한 발전이다. 이후 연구진은 기술의 다양한 응용 가능성을 탐색하고, 더욱 세분화된 공정 개선에도 주력할 계획이라는 것으로 알려져 있다. 이러한 연구가 실질적인 제품 형태로 구현되면 산업 분야에서 큰 파장을 일으킬 수 있을 것이다.