금속 표면 성질 살리는 그래핀 코팅기술 나왔다(06.05)

해수담수화·열교환기에 응용하면 효율 극대화 '기대'

200℃ 고온·바닷물에도 산화·부식 없이 소수성 유지

▲ 그래핀 코팅된 소수성 표면을 이용한 대기 중 수증기 응집 모식도. 그래핀 코팅된 소수성 표면의 온도를 주변 환경보다 낮추면 대기중에 포함된 수증기들이 표면에 응축돼 물방울을 형성한다. 이 현상은 현재 해수담수화 기술에 응용되고 있다.  ⓒ 2014 HelloDD.com

물에 젖지 않는 금속 표면의 소수성을 살리는 그래핀 코팅기술이 국제 공동연구진에 의해 개발됐다. 고온과 염수에서 산화와 부식을 방지할 수 있어 해수담수화 플랜트나 열교환기 등의 효율 향상에 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.

미래창조과학부(장관 최문기)는 오일권 KAIST 기계항공시스템공학부 교수 연구팀을 위시한 국제 공동연구팀이 소수성을 띤 구리 표면의 굴곡을 그대로 살려 그래핀을 코팅하는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

소수성은 금속 표면이 물을 흡수하지 않고 물방울을 형성하는 성질이다. 보통 전기도금으로 구리 표면을 거칠게 만들어 소수성을 갖도록 만든다. 하지만 그래핀은 열전도도가 높고 부식에 강하면서도, 소수성 금속 표면에 코팅할 경우 물에 대한 친화성을 변화시키는 것으로 알려져 왔다.

연구팀은 화학기상증착법으로 그래핀을 소수성 구리 기판 위에 합성하면서 동시에 코팅할 경우, 표면 성질에 영향을 미치지 않을 수 있음을 알아냈다. 물에 젖지 않도록 거칠기는 그대로 유지하면서 그래핀으로 인해 내부식성과 열전도도를 향상시킬 수 있어 해수담수화 장비나 열교환기 등 물 포집 기능이 필요한 장비의 효율향상에 기여할 것으로 기대된다.

실제 그래핀이 증착된 소수성 구리 기판은 고온(200℃)환경과 소금물 속에서도 5시간 동안 산화와 부식이 일어나지 않고 표면 소수성을 유지한 것으로 확인됐다. 또한 일반 구리 기판보다 30% 가량 더 많은 양의 수증기를 물방울로 응집시킬 수 있다는 설명이다.

오일권 교수는 "소수성 구리 기판 위에 높은 열전도도와 내부식성을 부여할 수 있어 이를 해수담수화 플랜드에 응용하면 효율성 향상에 기여 할 수 있을 것"이라고 전망했다.

이번 연구에는 오일권 교수 연구팀의 김건태 연구원, 김수지 생명화학공학과 학생, 코라트카 미국 렌슬러공대 교수 등이 참여했으며, 미래부가 추진하는 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.

연구결과는 5월 3일 재료분야 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스'(Advanced Materials) 온라인판에 소개됐다.

▲ 소수성 표면 위 그래핀 합성방법 진행도. ⓒ 2014 HelloDD.com