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일렉트로닉스 분야에서 셀룰로오스 나노종이의 응용연구

전문가 제언: ○ 근년 세계 각국에서는 자원이 풍부한 재생가능 식물자원으로부터 얻어지는 셀룰로오스를 이용한 셀룰로오스 나노종이, 셀룰로오스 나노크리스탈 등과 같은 첨단소재의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 특히, 나노종이는 응집한 섬유 사이에 간극이 있는 통상의 펄프 종이와는 달리 셀룰로오스 나노섬유끼리 치밀하게 응집한 네트워크 구조를 가지기 때문에 높은 투명성과 우수한 기계적 특성을 보유하므로 ITO 대체 투명재료, 디스플레이, 전자종이, 센서 등 전극 및 전자분야 등에서의 차세대 신소재로서 기대되고 있다.

○ 이 글에서는 셀룰로오스 나노종이가 가진 투명성, 고내열성, 고내약품성 및 저열팽창률 등의 특징과 저자들이 나노종이를 이용하여 연구개발하고 있는 ITO 대체 투명재료, 인쇄배선용 기판, 접이식 안테나, 투명 전도막 등 일렉트로닉스 분야에서의 응용사례를 소개하고 있다. 목재로부터 얻어지는 셀룰로오스 나노섬유로 형성된 나노종이의 개발 및 응용연구는 국내에서도 많은 연구가 진행되고 있다.

○ 국립산림과학원의 이선영 박사 연구팀은 목재 셀룰로오스를 높은 전단력의 기계적 방법으로 섬유를 나노크기로 미세화함으로써 금속보다 강한 인장강도를 갖는 셀룰로오스 나노종이를 제조(특허 출원번호 10-2009-758)하였다고 2009년 9월에 발표했다. 이어서 이 셀룰로오스 나노종이를 이용하여 현재 핸드폰, 휴대용 PC, 카메라 및 하이브리드 자동차에 사용되는 리튬이온전지의 다공성 폴리프로필렌계 및 폴리에틸렌계 분리막을 대체할 수 있는 나노종이 분리막의 개발에 성공함으로써 리튬이온전지의 가격경쟁력을 크게 향상시킬 것으로 전망된다.

○ 또한, 국립산림과학원과 울산과학기술대학교에서는 공동연구로 셀룰로오스 나노종이 분리막과 전극을 이용하여 종이처럼 휘어지는 배터리인 “플렉시블 종이 리튬이온전지”를 만드는 원천기술을 세계 최초로 확보했다고 2014년 9월 30일에 발표했다. 향후 나노섬유의 제조공정과 처리조건의 최적화, 처리조건에 따른 강도변화분석, 기술경제성분석, 대량생산 시스템 구축 등 보다 구체적인 산업화 작업이 이루어지면 저탄소 및 녹색성장에 잘 부합되는 녹색산업으로 발전될 것으로 기대된다.

저자: Nogi Masaya
자료유형: 니즈학술정보