▲ KIST 이상현 박사팀은 그래핀을 이용하여 전주도금 제품의 박리를 성공하였다. 그래핀은 화학적으로 매우 안정하여 도금제품과의 화학적 결합이 되지 않기 때문에 매우 낮은 접착력을 보여주고, 그로 인하여 약한 기계적 힘을 이용하여 박리가 가능한 것을 그림 1을 통해 알 수 있다. .

국내 연구진이 그래핀과 전기화학적 도금방법을 이용해 친환경적이면서도 저비용 고효율을 가지는 금속박막제조를 공정하는 기술 개발에 성공했다.

한국과학기술연구소(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경)복합소재기술연구소 양자응용복합소재연구센터 이상현 박사팀(노호균, 박미나 연구원)이 그래핀과 전기화학적 도금방법(전주도금)을 이용해 이동이 쉬운(프리스탠딩) 금속 박막 제조 공정기술을 개발했다고 밝혔다.

전주도금은 전기도금을 이용해 원하는 형상의 소재를 정확하게 복제하는 기술로서 조형물을 원형으로부터 벗겨내기 위해서는 원형 표면에 낮은 접착력과 얇은 두께, 높은 전기전도도를 가진 박리제가 필수적으로 코팅되어야 한다.

기존의 박리제는 미세 패턴의 제작이 어렵고, 1회 사용 시 다시 코팅해야하며, 매우 유독하여 작업자의 건강과 환경에 심각한 문제를 야기하는 등의 단점을 가지고 있었다.

이에 연구진은 탄소기반 신소재인 그래핀을 이용했따. 그래핀은 원자 한 층 두께인 약 2.3 옴스트롱의 두께와 높은 전기 전도도를 가지며 낮은 접착력과 무해성으로 전주도금 박리제로 최적의 조건을 가진다.

연구진은 그래핀을 몰드의 표면에 코팅한 후 그 그래핀 상에 전주도금을 진행하고 박리함으로써 친환경적이고, 저비용으로 미세패턴 금속박막 제조에 성공했다.

새로운 공정기술로 만들어낸 그래핀이 코팅된 몰드는 박리 후에도 그래핀이 몰드에 완벽하게 남아있어 반영구적인 사용이 가능하며, 수 마이크로 크기의 패턴도 완벽하게 구현해냈다.

또한 연구진은 본 기술을 활용하여 LED용 유연회로기판을 만들어 정상 작동하는 것을 확인하였고, 유연한 특성을 가진 전자소자 부품으로 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다.

KIST 양자응용복합소재센터의 이상현 박사는 “부가가치가 높은 매우 얇은 금속판 또는 미세한 패턴을 가진 금속을 만들기 위해서는 고비용이 소요되는데, 이번 성과를 활용하여 공정시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이며 “전지용 전극소재 뿐만 아니라 미래의 전자소자용 부품 제조를 위한 원천기술로 다양한 분야에 접목이 가능할 것”이라고 말했다.

한편, 본 연구결과는 나노분야 권위 있는 국제학술지인 ‘Nanoscale’ 23일 온라인 게재되었으며, 7월호(7월 7일자) 표지논문으로 게재된다.