박문정 교수팀...폴리아닐린 나노시트 친 환경 저 비용 합성법 발표
그래핀의 2배 이상 많은 전류를 흘려보낼 수 있어

  여름이면 누구나 쉽게 찾는 ‘얼음’ 이 얼음을 이용해 그간 ‘어렵다’고 알려진 전기가 통하는 플라스틱, ‘폴리아닐린’의 나노시트를 손쉽게 만들어낼 수 있는 기술이 개발돼 학계의 주목을 받고 있다.

  포항공과대학교(POSTECH) 화학과 박문정 교수(박사과정) 최일영 이정필씨 팀은 얼음을 틀로 이용해 전도성 고분자 ‘폴리아닐린’의 나노시트를 만드는데 성공했다.

  이렇게 만들어진 나노시트는 ‘꿈의 소재’로 불리는 그래핀의 2배 이상 많은 전류를 흘려보낼 수 있어 더욱 화제가 되고 있다.

  세계적 화학학술지 안게반테 케미(Angewandte Chemie)지에서도 상위 10%의 우수한 논문인 중요 논문으로 선정된 이 연구성과는 특히 다양한 전기화학 소자 전극 소재 등으로 활용될 것으로 전망된다.

플라스틱이지만 전기가 통하는 전도성 고분자는 차세대 소재로 각광을 받고 있지만 합성과 공정이 복잡해 아직까지 상용화에는 이르지 못한 상태다. 그 중에서도 폴리아닐린은 간단한 공정으로 합성할 수 있어 초소형 전자기기나 전지의 전극에 이용될 것으로 기대를 모으고 있다.

  그러나 이런 폴리아닐린을 전기소자로 사용하기 위해서는 분자형태에서 2차원의 ‘면’을 만들 수 있어야 하는데 지금까지는 그래핀을 이용한 성과만이 학계에 알려진 상태다.

  하지만 이 역시 가격이 지나치게 비싸고 큰 면적으로는 만들 수 없다는 점이 단점으로 지적됐다.

  연구팀은 폴리아닐린을 얼음 위에서 합성할 때, 수직방향으로 성장하는 화학작용에 주목하고 이를 이용해 폴리아닐린을 나노 두께의 시트로 만들어내는데 성공했다. 얼음 위에서 만들어진 이 나노시트는 합성 후 얼음을 녹여내 다른 기판에 옮기기도 쉽고 마이크로 패턴 마스크를 이용해 쉽게 패턴을 만들 수 있다는 장점을 가지고 있다.

  특히 중요하게 평가된 것은 이 나노시트가 가지는 뛰어난 전도성이다. 이 나노시트는 그간 알려졌던 폴리아닐린의 전도도의 40배를 훌쩍 뛰어넘었을 뿐 아니라, 그래핀보다 2배 많은 전류를 흘려보낼 수 있다.

  이 합성법을 이용하면 1제곱미터를 합성해도 단가는 고작 9천원에 불과한데다 틀을 얼음으로 이용하기 때문에 친환경적인 방법이라는 점도 눈여겨볼 만하다. 

  연구를 주도한 박문정 교수는 “이번 성과는 지금까지 전도성 고분자를 이용한 연구에서도 유례를 찾아보기 힘든 연구결과로 평가되고 있다” 며 “이번에 개발된 나노시트를 이용해 액추에이터*1와 같은 다양한 전기화학 소자의 전극으로 활용할 수 있도록 후속연구를 진행하겠다”고 밝혔다.

 

  이번 연구성과는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행됐다.