LG전자-스위스 연구진, ‘그래핀 멤브레인’ 상용화 길 열었다

LG전자와 스위스 연구진의 ‘그래핀 멤브레인’ 연구 논문이 혁신성을 인정받았다.

LG전자는 자사 소재부품연구소 계정일 수석연구원, 이창호 수석연구원과 스위스 취리히 연방공과대학 박형규 교수팀이 공동 연구한 ‘원자단위로 얇은 그래핀 멤브레인의 극한 투과특성(Ultimate Permeation across Atomically Thin Porous Graphene)’ 논문이 세계적인 학술지 미국 사이언스에 18일 소개됐다고 밝혔다.

LG전자와 스위스 연구진은 그래핀을 이용한 다양한 응용 분야 중에서도 수처리 및 공기정화를 위한 소재원천기술 확보를 위해 ‘그래핀 멤브레인’ 연구를 진행했다. 그래핀은 탄소로 이루어진 단일 원자층 물질로 강도와 신축성 등이 뛰어나 멤브레인의 미래 소재로 주목받고 있다. 멤브레인은 액체 또는 기체의 특정 성분을 선별적으로 통과시켜 혼합물을 분리할 수 있는 액체막 또는 고체막으로 주로 필터로 사용된다.

연구팀은 그래핀을 소재로 만든 멤브레인에 ‘집속 이온 빔(Focused Ion Beam)’ 장비로 직경 10nm(나노미터) 이하에서 1㎜(마이크로미터)까지 다양한 크기로 수천에서 수백만개 이상의 기공을 형성시킨 뒤 지지층이 없는 얇은 막 상태에서 유체(물·기체)의 투과 특성을 밝혀냈다.

그래핀 멤브레인을 활용하면 물의 투과 특성은 기존 수처리 멤브레인 대비 5~7배, 증기 투과특성은 기존 고어텍스 소재 대비 수백배 이상 향상되는 것을 밝혔다. 기존에 ‘그래핀 멤브레인’에 관한 이론적 논문은 있었으나, 실제로 기공 크기별 유체의 투과 특성을 밝혀낸 연구결과는 이번이 처음이다.

공동연구팀은 이번 연구 결과가 물, 기체 등을 극한의 효율로 투과시킬 수 있는 ‘그래핀 멤브레인’ 상용화를 앞당기는데 기여할 것으로 기대하고 있다.