그래핀은 탄소로 이뤄진 이차원 벌집 구조의 나노물질로 강도와 신축성이 뛰어나 멤브레인의 미래 소재로 주목받고 있다. 멤브레인은 액체나 기체의 특정 성분을 선별적으로 통과시켜 혼합물을 분리하는 필터역할을 하는 액체막 또는 고체막이다.
LG전자 최고기술책임자(CTO) 산하 소재부품연구소의 계정일·이창호 수석연구원과 스위스 취리히 연방공과대학 박형규 교수팀은 수처리 및 공기정화를 위한 소재원천기술 확보를 목적으로 그래핀 멤브레인 연구를 진행해 ‘원자단위로 얇은 그래핀 멤브레인의 극한 투과특성’에 관한 논문을 작성했다. 지금까지 그래핀 멤브레인에 관한 이론적 논문은 있었지만 기공 크기에 따라 다른 투과특성을 밝혀낸 연구결과는 이번이 세계 최초다.
연구팀은 그래핀을 소재로 만든 멤브레인에 ‘집속 이온 빔’장비로 직경 10nm(나노미터)~1㎛(마이크로미터) 크기의 기공을 수백만개 만든 뒤 지지층이 없는 얇은 막 상태에서 물과 기체의 투과 특성을 밝혀냈다. 또 그래핀 멤브레인을 활용하면 물의 투과 특성은 기존 수처리 멤브레인 대비 5~7배, 증기 투과 특성은 기존 고어텍스 소재 대비 수백배 이상 향상된다는 점도 입증했다.
연구팀은 이번 연구 결과가 물과 기체 등을 극한의 효율로 투과시킬 수 있는 ‘그래핀 멤브레인’ 상용화를 앞당기는데 기여할 것으로 기대하고 있다.
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