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그래핀 및 관련물질을 이용한 에너지의 변환 및 저장

전문가 제언: ○ 2차원 구조를 가지고 있는 그래핀 및 관련물질들(GRM)은 3차원 물질에 비하여 질량 대비 엄청나게 큰 표면적을 가지고 있어 유연한 기계적 특성을 가지고 있을 뿐 아니라 전하, 이온 또는 수소를 저장할 수 있는 능력이 뛰어나 휴대용 전자기기 및 웨어러블 디바이스(wearable device)를 위한 에너지 공급 재료물질로 부각되고 있다.

○ 2010년에 Geim과 Novoselov가 그래핀의 단층분리로 노벨 물리학상을 수상한 이래로 GRM을 응용하는 디바이스에 대한 연구와 원하는 규격의 그래핀을 대량으로 얻어내는 기술에 대한 연구가 전세계적으로 치열하게 이루어지고 있다. 특히 우리나라와 미국, 일본 등이 이 분야를 선도하고 있다. 그래핀 관련 국내 출원은 현재 총 4,255건(2014년 10월 20일 특허청 보도자료)으로 미국 3,559건, 일본 1,583건을 제치고 1위를 차지하고 있으나 최근 중국의 성장세가 두드러지게 나타나고 있다.

○ 단층의 그래핀을 대량으로 얻는 방법으로는 화학증착법과 액상박리법이 대표적으로 연구되고 있으며 특히 우리나라는 화학증착법 방식의 연구에 선도적인 역할을 하고 있어 이 분야의 특허건수 세계 점유율이 30% 이상이다(전자신문 2015년 2월 5일 기사). 그러나 이러한 연구력의 우위에도 불구하고 그래핀을 값싸게 대량으로 생산해 내는 실용화 단계에선 부실하다. 현재 세계적으로 그래핀을 상용으로 공급하는 회사들은 대부분 미국과 유럽의 회사들로 현재 국내업체 가운데 그래핀 원소재의 대량 양산에 성공한 업체는 없다.

○ 이러한 연구와 기술 간의 괴리를 극복하기 위하여 정부는 최근 그래핀 핵심 기술 확보와 상용화를 내용으로 한 ‘그래핀 사업화 촉진기술 로드맵(안)’을 제시했다(2015년 2월 2일 미창부 발표). 동 로드맵(안)은 그래핀 소재 및 응용제품 조기 상용화를 통한 그래핀 시장 선점 및 신시장 창출을 통해 ’25년 17조원‘ 매출 달성을 목표로 3대 전략 3대 과제(11개 세부과제)를 제시하였다. 이러한 정부의 지원은 이 분야에 새롭게 관심을 갖는 중소기업에도 큰 기회가 될 것이다. 특히 GRM의 응용과 실용화는 이제 시작 단계이기 때문이다.

저자: Francesco Bonaccorso et al.
자료유형: 학술정보