레이저 보호·광학 센서·AI 연산에 활용 기대… 국제 저널 게재 및 특허 출원 완료
한국전자통신연구원(ETRI)이 그래핀을 활용한 광경화 투명필름 개발에 성공했다. 이번 성과는 그래핀의 산업적 활용 가능성을 넓히는 신소재 기술 확보로 향후 레이저 보호 장치, 광학 센서, 인공지능 광소재 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다.
연구진은 그래핀을 안정적으로 분산시켜 투명 필름으로 구현하는 기술을 개발했다. 해당 필름은 빛의 세기에 따라 투명도가 달라지는 광학 비선형 특성을 가지며 이에 따라 강한 빛을 차단하는 기능으로 광학 보호용 필름에 활용이 가능하다.
그래핀은 기계적 강도와 전기전도성이 뛰어난 소재지만 산업 현장에서 안정적으로 분산시키기 어려워 활용에 제약이 있었다. 기존에는 분산제로 문제를 해결했으나 이 방식은 그래핀의 고유한 성질을 손상시킬 가능성이 있었다.
ETRI는 별도의 화학적 분산제를 사용하지 않고도 그래핀을 고분자 내에 균일하게 분산시킬 수 있는 ‘그래핀 분산 광경화 콜로이드 조성물’을 개발했다. 이 기술을 바탕으로 안정적인 그래핀 분산 필름 및 성형체를 간편하게 제조할 수 있게 됐다. 조성물은 1년 이상 침전 없이 보관이 가능하며 자외선을 이용해 단단한 필름으로 경화가 가능하다.
연구진은 해당 방식이 기존 고분자 필름 제조 방식보다 친환경적이라고 설명했다. 콜로이드 조성물 전체가 필름 형성에 활용되어 공해물질이 발생하지 않으며, 빛을 이용한 경화 방식으로 연속 공정이 가능해 대량 생산에도 유리하다고 밝혔다.
개발된 필름은 레이저 보호, 스마트 광학센서, AI 광소재 등 다양한 응용 분야에 적합하다. 강한 빛을 감지하고 차단하는 특성으로 센서 및 보호필름에 활용 가능하고 빛의 세기 변화 감지를 통해 정밀 센서 제작에 적용될 수 있다. 또한, AI가 빛을 활용한 연산을 수행하는 소재로도 가능성을 갖는다. 필름의 투명성과 균일성을 기반으로 디스플레이 및 광소자 분야 적용도 기대된다.
ETRI 신형철 휴먼증강연구실장은 “이번 연구를 통해 그래핀을 더 쉽게 활용할 수 있는 길이 열렸다. 특히 광 관련 부품 및 AI 응용 기술 분야에서 혁신적인 소재로 자리 잡을 것이다”고 말했다.
한편, ETRI는 해당 기술을 국제 저널 『Composites Part A: Applied Science and Manufacturing』에 게재하고, 국내 특허도 출원했다. 연구는 ETRI 출연금 사업인 ‘지속가능한 AI를 위한 Optical Learning 핵심기술 개발 연구’의 일환으로 수행됐다. 연구진은 향후 그래핀의 물성을 다양하게 활용한 후속 소재 연구와 함께, 관련 기업과의 협력을 통해 상용화와 대량 생산 방안도 검토할 예정이다.
헬로티 구서경 기자 |
