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과학 소식

겨울철, 車 유리 성에 없애는 `그래핀 히터` 개발

seoulfric 2012. 1. 27. 14:12
서울대·성대 연구팀 개발…현대차·삼성 등과 상업화 나서

투명하고 휘는 성질을 가진 그래핀 히터(왼쪽)와 적외선 카메라로 열이 나는 그래핀 히터를 찍은 모습(오른쪽).

추운 겨울 아침 자동차 유리에 생긴 성에는 운전자들에겐 골칫거리다. 출근 준비로 바쁜 가운데 성에를 긁어내느라 작은 전쟁을 치르기도 한다. 또 실내외 온도 차이로 김서림이 생기면 히터와 에어컨을 번갈아 작동시키며 우왕좌왕하기도 한다.

자동차 뒷유리창은 금속열선을 이용해 성에나 김서림을 쉽게 제거할 수 있다. 하지만 앞유리창은 그렇지 않다. 성에를 없애겠다고 앞유리에 열선을 달면 시야 방해로 운전을 하기가 곤란할 것이다.

차세대 신소재로 주목받고 있는 `그래핀`으로 이를 해결할 수 있는 길이 열릴 전망이다. 투명 열선을 만들어 자동차 유리에 달아 시야를 방해받지 않고 성에나 김서림을 깨끗이 없앨 수 있는 기술이다.

서울대학교 홍병희 교수 연구팀은 성균관대학교 최재붕 교수 연구팀(제1저자 강준모 박사과정생)과 공동으로 그래핀을 이용해 투명하고 유연한 고성능 히터를 개발했다고 16일 밝혔다.

기존에 산화인듐주석(ITO) 필름 등을 이용한 투명 히터가 고안됐지만 발열 효율이 낮고 쉽게 깨어지는 특성 때문에 실제 응용에는 한계가 많았다.

홍 교수팀은 롤투롤(Roll-to-Rollㆍ회전 롤을 이용해 소재를 코팅하고 절단하는 기술) 공법을 활용해 그래핀을 여러 층 쌓은 후 화학적으로 도핑하는 방법으로 전기 특성을 극대화했다. 이를 통해 기존 ITO 투명 히터보다 발열효율이 3배 이상 뛰어난 그래핀 히터를 만드는 데 성공했다. 이번 연구 결과는 나노 연구 분야 주요 학술지인 나노레터스에 지난달 게재됐으며 세계 주요 국가에 특허 출원 중이다.

홍 교수는 "그래핀을 이용하면 ITO 투명 히터보다 낮은 전력으로 구동할 수 있을 뿐 아니라 부드러운 필름 형태로 제작할 수 있다"고 설명했다.

이러한 특징 덕분에 자동차 곡면의 유리창, 스키 고글 등에 간편하게 부착할 수 있다는 장점이 있다. 이 투명 필름을 안경에 적용하면 겨울철 외부에서 실내로 들어갈 때 김서림 때문에 앞이 안 보이는 상황도 막을 수 있다.

연구팀은 현대자동차, 웅진코웨이 등과 그래핀 히터를 자동차 유리창 및 생활가전에 적용하는 방안을 검토하고 있다. 또 현재 삼성 측과 함께 롤투롤 공법을 이용한 그래핀 양산화 연구를 진행하고 있다.

롤투롤 공법은 윤전기에서 신문을 찍어내듯이 연속적으로 그래핀을 합성할 수 있는 획기적인 방법으로 2010년 홍 교수 연구팀이 처음 개발해 전 세계에서 주목을 받았다. 이를 이용하면 크기의 제한을 받지 않고 저렴한 비용으로 고품질의 그래핀을 큰 면적으로 생산할 수 있다.

★ <용어설명>

그래핀 : 탄소가 서로 육각형 형태로 연결돼 벌집 모양 평면구조를 이루는 물질이다. 탄소원자 한 층으로 돼 있어 세상에서 가장 얇은 물질이면서도 구조적, 화학적으로 매우 안정적이다. 구리보다 100배 많은 전류를 실리콘보다 100배 빨리 전달할 수 있다. 또 열전도가 좋고 발열량은 적다. 이와 함께 강철보다 100배 강도가 좋고 투명성과 유연성까지 갖춘 덕에 차세대 꿈의 신소재라 불리고 있다.


http://news.mk.co.kr/newsRead.php?year=2012&no=36062