지난 10월 30일 한국전기연구원에서 정희진 박사, 최규하 전기연구원장, 노윤구 대성금속㈜ 대표이사, 이건웅(왼쪽부터) 박사가 협약식을 가진 뒤 기념촬영을 하고 있다.

국내 연구진이 우리나라 소재·부품 산업 전방위에 활용되는 필수 소재이지만, 그동안 대일 수입의존도가 높았던 ‘전도성 금속잉크’의 대체 기술을 개발하고 상용화를 목전에 두고 있어 많은 관심을 받고 있다.

한국전기연구원(KERI, 원장 최규하)은 나노융합연구센터 이건웅·정희진 박사팀이 개발한 ‘금속/그래핀 입자 및 복합잉크 제조기술’을 최근 국내 업체에 기술이전 했다고 3일 밝혔다.

현재 시판되고 있는 전도성 금속잉크의 주요 소재는 귀금속 계열의 은(Ag, Silver)이다. 은은 전기 전도도가 높고 산화가 잘 되지 않는 장점이 있지만, 가격이 매우 높다는 단점이 있다. 이에 KERI 연구팀은 화학적 안정성이 뛰어나고 전기 및 열 전도성이 우수해 금속 소재의 산화 방지막으로 활용이 가능한 ‘그래핀’에 주목했다.

KERI 개발 기술은 꿈의 나노 신소재라고 불리는 ‘그래핀’을 구리에 합성해 가격은 낮추면서도 뛰어난 전기 전도성을 갖는 ‘구리-그래핀 복합 잉크’다. 연구팀은 그래핀과 구리 입자의 단순한 혼합방식이 아닌, 구리 입자 표면에 여러 층으로 이루어진 고결정성의 그래핀을 용액상에서 직접 합성할 수 있는 ‘액상합성법’을 세계 최초로 시도했다.

이 방법을 통해 구리/그래핀 복합 입자를 대량으로 연속 공정할 수 있고, 잉크 및 전극 제조 시 발생할 수 있는 그래핀 탈착 현상을 방지해 6개월이 넘는 기간 동안 안정적으로 구리의 산화를 막을 수 있었다. 또한 마이크론 크기의 값싼 상용 구리 입자를 사용해 가격 경쟁력을 높였다.

KERI는 지난 10월 30일 개발 기술을 금속소재 및 잉크 제조 전문기업인 대성금속㈜(대표이사 노윤구)에 착수기술료 5억5000만원, 경상기술료 1.5% 조건으로 기술이전했다.

대성금속㈜은 이미 파일럿(pilot) 규모에 해당하는 월 1t의 구리/그래핀 복합 입자 대량 생산설비를 구축했고, 2020년 1분기에는 월 10t 규모까지 확대할 예정이다.

이를 기반으로 디스플레이 및 모바일 기기의 배선전극에 해당 기술을 우선적으로 적용해 조기 상용화를 달성하고, 추후 자동차 전장 부품 및 배터리 분야로 확장해 관련 기술 분야를 선도한다는 목표다.

김진호 기자