흡연자도 싫은 흡연실 담배연기 나노촉매로 잡는다 - 니코틴, 타르 등 입자상 물질은 물론 아세트알데히드와 같은 가스상 물질을 크게 감소시키는 청정화장치 기술 KIST-KT&G 공동 개발 전국적으로 금연구역이 확대됨에 따라, 흡연실 수요가 증가하는 추세이지만 흡연실 공기질 개선방안은 미흡한 실정이다. 국내 연구진이 담배연기의 가스성분 중 가장 많은 양을 차지하는 1급 발암물질인 아세트알데히드를 100% 제거하는 흡연실 공기정화용 나노 촉매를 개발했다. 개발한 촉매는 이 외에도 니코틴, 타르 등 담배의 입자성분 역시 100% 제거해 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 바뀌는 것으로 나타났다. 연구팀은 개발한 촉매로 만든 공기정화기를 흡연실에 설치하면 약 5평 규모 흡연실에서 10명이 동시에 피운 담배연기를 30분 내에 약 80% 이상, 1시간 내에는 100% 처리할 수 있다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(원장 이병권) 환경복지연구단 정종수, 배귀남 박사 연구팀은 “흡연실에 사용 가능한 망간산화물계 나노촉매를 코팅한 나노촉매 필터를 ㈜KT&G와 공동으로 개발하여 흡연실 실내의 담배연기의 주요 성분을 크게 감소시킬 수 있는 청정화시스템을 개발했다”고 밝혔다. 기존 흡연실에서 담배연기 제거에 쓰이는 필터는 가스상 물질의 제거를 위한 활성탄 필터를 사용하지만, 아세트알데히드 등 가스상 물질의 제거 효과가 적고, 흡연실과 같은 시설에서는 흡착성능이 빨리 감소해 2주마다 교체해야해 관리가 어려웠다. 연구팀은 망간산화물계열(Mn/TiO2)의 나노촉매를 세라믹계열의 필터에 균일하게 코팅하여 나노촉매필터를 제조했다. 나노촉매필터는 필터에 코팅한 나노촉매 표면에서 공기 중의 오존을 분해시켜 발생된 산소라디칼을 이용하여 담배연기 성분을 분해하는 기술이다. 담배연기의 가스상 성분 중 가장 많은 양을 차지하는 아세트알데히드와 니코틴, 타르 등 총 휘발성 유기화합물(total volatile organic compounds: TVOC)을 이용하여 본 개발 촉매의 성능을 평가한 결과, 98% 이상 분해하는 성능이 확인되었다.(그림 3 참고) 망간 촉매 표면에서 생성된 산소라디칼은 유해성분 분해 후 인체에 무해한 산소의 형태로 외부로 배출된다. 연구팀은 제조한 나노촉매필터를 활용한 청정화장치 시제품을 제작하여, 약 8평 규모의 실제 흡연실에 설치하여(처리유량 4 CMM) 성능 평가를 진행한 결과, 30분 내 약 80%, 1시간 내에 100% 담배연기 성분이 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 처리되는 것을 확인했다. 이는 약 8평 규모 흡연실 실내의 전체 공기를 15분마다 1회 순환시킬 수 있는 처리유량으로 설계한 것이다. *처리유량 4 CMM : 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량이 4 입방미터 연구팀은 이미 나노촉매 및 필터 코팅 기술 개발이 완료된 만큼 1년 정도의 시간이면 상용화가 가능할 것으로 예상했다. 연구를 주도한 정종수, 배귀남 박사는 "간단한 촉매를 설치한 청정기로 기존 흡연실 담배연기처리기술에서 처리가 어려웠던 가스상물질 처리 문제를 해결했다는 것이 연구의 의의”라며 “이러한 장치의 단순화 및 경제성 확보를 달성하여 안전하고 쾌적한 흡연 공간의 제공에 크게 도움이 될 수 있으며, 또한 이 기술의 연계 개발을 통해 공기청정기, 에어컨 등 다양한 공기청정 분야에서 적용할 융합기술을 선보일 수 있을 것이다“라고 전했다. 본 연구는 KIST 기관고유사업과 환경부 “나노기술 기반의 오염제어용 필터소재 개발 과제” 등을 통해 지원되었고, 관련하여 “담배연기 청정화 처리장치 및 방법(대한민국 특허 출원번호: 2015-0039021, 2015.3.20.)” 특허를 출원하였다. <그림설명> <그림 1> 흡연실 담배연기 청정화 장치 나노촉매 및 코팅 필터 제조 공정 모식도. (1단계) CVC(화학기상응축법)에 의한 나노 TiO2 지지체 입자 합성, (2단계) TiO2 지지체에 망간계 촉매 담지시켜 담배연기 분해 기능성 촉매 소재 합성. (3단계) 합성된 촉매를 하니컴 구조체에 코팅하여 나노촉매필터를 제조하는 방법을 나타내고 있다. <그림2> (1) 청정화장치 내의 유동을 위해 상부에 순환 팬이 설치되어 있고, 오존을 공급하는 UV 램프, 그리고 오염물질 처리 나노 촉매 필터 순으로 장치가 구성되어 있다. 순환 팬은 5평형 기준으로 약 4 CMM(m3/min)으로 작동된다. (2) 실제 흡연실 현장에 설치된 담배연기 청정화장치 시제품 사진 <그림 3> 담배연기 및 연기 성분이 제거 되는 것을 보여주는 그래프나 증빙자료 <그림 4>흡연실 실내에서의 흡연 시 측정 결과, 타르 등 입자상 물질은 약 5배 수준으로 급격히 증가하는데, (그림참조) 청정장치 가동 후 5분 이내 초기 농도 대비 약 70% 감소한다. <그림 5>약 8평 규모 흡연실(체적 60 m3) 실내의 공기를 15분 기준으로 1회 정도 순환시킬 수 있는 유량으로 설계한 것이다. 흡연시 발생되는 TVOC의 양은 1명 흡연시 약 40 ppb 정도이며, 12명이 동시에 흡연 시 흡연실내의 TVOC 농도는 약 350±50 ppb 정도가 된다. (아래 그림 참조) 4 CMM의 의미는 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량(입방미터)

흡연자도 싫은 흡연실 담배연기 나노촉매로 잡는다 - 니코틴, 타르 등 입자상 물질은 물론 아세트알데히드와 같은 가스상 물질을 크게 감소시키는 청정화장치 기술 KIST-KT&G 공동 개발 전국적으로 금연구역이 확대됨에 따라, 흡연실 수요가 증가하는 추세이지만 흡연실 공기질 개선방안은 미흡한 실정이다. 국내 연구진이 담배연기의 가스성분 중 가장 많은 양을 차지하는 1급 발암물질인 아세트알데히드를 100% 제거하는 흡연실 공기정화용 나노 촉매를 개발했다. 개발한 촉매는 이 외에도 니코틴, 타르 등 담배의 입자성분 역시 100% 제거해 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 바뀌는 것으로 나타났다. 연구팀은 개발한 촉매로 만든 공기정화기를 흡연실에 설치하면 약 5평 규모 흡연실에서 10명이 동시에 피운 담배연기를 30분 내에 약 80% 이상, 1시간 내에는 100% 처리할 수 있다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(원장 이병권) 환경복지연구단 정종수, 배귀남 박사 연구팀은 “흡연실에 사용 가능한 망간산화물계 나노촉매를 코팅한 나노촉매 필터를 ㈜KT&G와 공동으로 개발하여 흡연실 실내의 담배연기의 주요 성분을 크게 감소시킬 수 있는 청정화시스템을 개발했다”고 밝혔다. 기존 흡연실에서 담배연기 제거에 쓰이는 필터는 가스상 물질의 제거를 위한 활성탄 필터를 사용하지만, 아세트알데히드 등 가스상 물질의 제거 효과가 적고, 흡연실과 같은 시설에서는 흡착성능이 빨리 감소해 2주마다 교체해야해 관리가 어려웠다. 연구팀은 망간산화물계열(Mn/TiO2)의 나노촉매를 세라믹계열의 필터에 균일하게 코팅하여 나노촉매필터를 제조했다. 나노촉매필터는 필터에 코팅한 나노촉매 표면에서 공기 중의 오존을 분해시켜 발생된 산소라디칼을 이용하여 담배연기 성분을 분해하는 기술이다. 담배연기의 가스상 성분 중 가장 많은 양을 차지하는 아세트알데히드와 니코틴, 타르 등 총 휘발성 유기화합물(total volatile organic compounds: TVOC)을 이용하여 본 개발 촉매의 성능을 평가한 결과, 98% 이상 분해하는 성능이 확인되었다.(그림 3 참고) 망간 촉매 표면에서 생성된 산소라디칼은 유해성분 분해 후 인체에 무해한 산소의 형태로 외부로 배출된다. 연구팀은 제조한 나노촉매필터를 활용한 청정화장치 시제품을 제작하여, 약 8평 규모의 실제 흡연실에 설치하여(처리유량 4 CMM) 성능 평가를 진행한 결과, 30분 내 약 80%, 1시간 내에 100% 담배연기 성분이 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 처리되는 것을 확인했다. 이는 약 8평 규모 흡연실 실내의 전체 공기를 15분마다 1회 순환시킬 수 있는 처리유량으로 설계한 것이다. *처리유량 4 CMM : 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량이 4 입방미터 연구팀은 이미 나노촉매 및 필터 코팅 기술 개발이 완료된 만큼 1년 정도의 시간이면 상용화가 가능할 것으로 예상했다. 연구를 주도한 정종수, 배귀남 박사는 "간단한 촉매를 설치한 청정기로 기존 흡연실 담배연기처리기술에서 처리가 어려웠던 가스상물질 처리 문제를 해결했다는 것이 연구의 의의”라며 “이러한 장치의 단순화 및 경제성 확보를 달성하여 안전하고 쾌적한 흡연 공간의 제공에 크게 도움이 될 수 있으며, 또한 이 기술의 연계 개발을 통해 공기청정기, 에어컨 등 다양한 공기청정 분야에서 적용할 융합기술을 선보일 수 있을 것이다“라고 전했다. 본 연구는 KIST 기관고유사업과 환경부 “나노기술 기반의 오염제어용 필터소재 개발 과제” 등을 통해 지원되었고, 관련하여 “담배연기 청정화 처리장치 및 방법(대한민국 특허 출원번호: 2015-0039021, 2015.3.20.)” 특허를 출원하였다. <그림설명> <그림 1> 흡연실 담배연기 청정화 장치 나노촉매 및 코팅 필터 제조 공정 모식도. (1단계) CVC(화학기상응축법)에 의한 나노 TiO2 지지체 입자 합성, (2단계) TiO2 지지체에 망간계 촉매 담지시켜 담배연기 분해 기능성 촉매 소재 합성. (3단계) 합성된 촉매를 하니컴 구조체에 코팅하여 나노촉매필터를 제조하는 방법을 나타내고 있다. <그림2> (1) 청정화장치 내의 유동을 위해 상부에 순환 팬이 설치되어 있고, 오존을 공급하는 UV 램프, 그리고 오염물질 처리 나노 촉매 필터 순으로 장치가 구성되어 있다. 순환 팬은 5평형 기준으로 약 4 CMM(m3/min)으로 작동된다. (2) 실제 흡연실 현장에 설치된 담배연기 청정화장치 시제품 사진 <그림 3> 담배연기 및 연기 성분이 제거 되는 것을 보여주는 그래프나 증빙자료 <그림 4>흡연실 실내에서의 흡연 시 측정 결과, 타르 등 입자상 물질은 약 5배 수준으로 급격히 증가하는데, (그림참조) 청정장치 가동 후 5분 이내 초기 농도 대비 약 70% 감소한다. <그림 5>약 8평 규모 흡연실(체적 60 m3) 실내의 공기를 15분 기준으로 1회 정도 순환시킬 수 있는 유량으로 설계한 것이다. 흡연시 발생되는 TVOC의 양은 1명 흡연시 약 40 ppb 정도이며, 12명이 동시에 흡연 시 흡연실내의 TVOC 농도는 약 350±50 ppb 정도가 된다. (아래 그림 참조) 4 CMM의 의미는 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량(입방미터)

흡연자도 싫은 흡연실 담배연기 나노촉매로 잡는다 - 니코틴, 타르 등 입자상 물질은 물론 아세트알데히드와 같은 가스상 물질을 크게 감소시키는 청정화장치 기술 KIST-KT&G 공동 개발 전국적으로 금연구역이 확대됨에 따라, 흡연실 수요가 증가하는 추세이지만 흡연실 공기질 개선방안은 미흡한 실정이다. 국내 연구진이 담배연기의 가스성분 중 가장 많은 양을 차지하는 1급 발암물질인 아세트알데히드를 100% 제거하는 흡연실 공기정화용 나노 촉매를 개발했다. 개발한 촉매는 이 외에도 니코틴, 타르 등 담배의 입자성분 역시 100% 제거해 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 바뀌는 것으로 나타났다. 연구팀은 개발한 촉매로 만든 공기정화기를 흡연실에 설치하면 약 5평 규모 흡연실에서 10명이 동시에 피운 담배연기를 30분 내에 약 80% 이상, 1시간 내에는 100% 처리할 수 있다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(원장 이병권) 환경복지연구단 정종수, 배귀남 박사 연구팀은 “흡연실에 사용 가능한 망간산화물계 나노촉매를 코팅한 나노촉매 필터를 ㈜KT&G와 공동으로 개발하여 흡연실 실내의 담배연기의 주요 성분을 크게 감소시킬 수 있는 청정화시스템을 개발했다”고 밝혔다. 기존 흡연실에서 담배연기 제거에 쓰이는 필터는 가스상 물질의 제거를 위한 활성탄 필터를 사용하지만, 아세트알데히드 등 가스상 물질의 제거 효과가 적고, 흡연실과 같은 시설에서는 흡착성능이 빨리 감소해 2주마다 교체해야해 관리가 어려웠다. 연구팀은 망간산화물계열(Mn/TiO2)의 나노촉매를 세라믹계열의 필터에 균일하게 코팅하여 나노촉매필터를 제조했다. 나노촉매필터는 필터에 코팅한 나노촉매 표면에서 공기 중의 오존을 분해시켜 발생된 산소라디칼을 이용하여 담배연기 성분을 분해하는 기술이다. 담배연기의 가스상 성분 중 가장 많은 양을 차지하는 아세트알데히드와 니코틴, 타르 등 총 휘발성 유기화합물(total volatile organic compounds: TVOC)을 이용하여 본 개발 촉매의 성능을 평가한 결과, 98% 이상 분해하는 성능이 확인되었다.(그림 3 참고) 망간 촉매 표면에서 생성된 산소라디칼은 유해성분 분해 후 인체에 무해한 산소의 형태로 외부로 배출된다. 연구팀은 제조한 나노촉매필터를 활용한 청정화장치 시제품을 제작하여, 약 8평 규모의 실제 흡연실에 설치하여(처리유량 4 CMM) 성능 평가를 진행한 결과, 30분 내 약 80%, 1시간 내에 100% 담배연기 성분이 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 처리되는 것을 확인했다. 이는 약 8평 규모 흡연실 실내의 전체 공기를 15분마다 1회 순환시킬 수 있는 처리유량으로 설계한 것이다. *처리유량 4 CMM : 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량이 4 입방미터 연구팀은 이미 나노촉매 및 필터 코팅 기술 개발이 완료된 만큼 1년 정도의 시간이면 상용화가 가능할 것으로 예상했다. 연구를 주도한 정종수, 배귀남 박사는 "간단한 촉매를 설치한 청정기로 기존 흡연실 담배연기처리기술에서 처리가 어려웠던 가스상물질 처리 문제를 해결했다는 것이 연구의 의의”라며 “이러한 장치의 단순화 및 경제성 확보를 달성하여 안전하고 쾌적한 흡연 공간의 제공에 크게 도움이 될 수 있으며, 또한 이 기술의 연계 개발을 통해 공기청정기, 에어컨 등 다양한 공기청정 분야에서 적용할 융합기술을 선보일 수 있을 것이다“라고 전했다. 본 연구는 KIST 기관고유사업과 환경부 “나노기술 기반의 오염제어용 필터소재 개발 과제” 등을 통해 지원되었고, 관련하여 “담배연기 청정화 처리장치 및 방법(대한민국 특허 출원번호: 2015-0039021, 2015.3.20.)” 특허를 출원하였다. <그림설명> <그림 1> 흡연실 담배연기 청정화 장치 나노촉매 및 코팅 필터 제조 공정 모식도. (1단계) CVC(화학기상응축법)에 의한 나노 TiO2 지지체 입자 합성, (2단계) TiO2 지지체에 망간계 촉매 담지시켜 담배연기 분해 기능성 촉매 소재 합성. (3단계) 합성된 촉매를 하니컴 구조체에 코팅하여 나노촉매필터를 제조하는 방법을 나타내고 있다. <그림2> (1) 청정화장치 내의 유동을 위해 상부에 순환 팬이 설치되어 있고, 오존을 공급하는 UV 램프, 그리고 오염물질 처리 나노 촉매 필터 순으로 장치가 구성되어 있다. 순환 팬은 5평형 기준으로 약 4 CMM(m3/min)으로 작동된다. (2) 실제 흡연실 현장에 설치된 담배연기 청정화장치 시제품 사진 <그림 3> 담배연기 및 연기 성분이 제거 되는 것을 보여주는 그래프나 증빙자료 <그림 4>흡연실 실내에서의 흡연 시 측정 결과, 타르 등 입자상 물질은 약 5배 수준으로 급격히 증가하는데, (그림참조) 청정장치 가동 후 5분 이내 초기 농도 대비 약 70% 감소한다. <그림 5>약 8평 규모 흡연실(체적 60 m3) 실내의 공기를 15분 기준으로 1회 정도 순환시킬 수 있는 유량으로 설계한 것이다. 흡연시 발생되는 TVOC의 양은 1명 흡연시 약 40 ppb 정도이며, 12명이 동시에 흡연 시 흡연실내의 TVOC 농도는 약 350±50 ppb 정도가 된다. (아래 그림 참조) 4 CMM의 의미는 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량(입방미터)

흡연자도 싫은 흡연실 담배연기 나노촉매로 잡는다 - 니코틴, 타르 등 입자상 물질은 물론 아세트알데히드와 같은 가스상 물질을 크게 감소시키는 청정화장치 기술 KIST-KT&G 공동 개발 전국적으로 금연구역이 확대됨에 따라, 흡연실 수요가 증가하는 추세이지만 흡연실 공기질 개선방안은 미흡한 실정이다. 국내 연구진이 담배연기의 가스성분 중 가장 많은 양을 차지하는 1급 발암물질인 아세트알데히드를 100% 제거하는 흡연실 공기정화용 나노 촉매를 개발했다. 개발한 촉매는 이 외에도 니코틴, 타르 등 담배의 입자성분 역시 100% 제거해 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 바뀌는 것으로 나타났다. 연구팀은 개발한 촉매로 만든 공기정화기를 흡연실에 설치하면 약 5평 규모 흡연실에서 10명이 동시에 피운 담배연기를 30분 내에 약 80% 이상, 1시간 내에는 100% 처리할 수 있다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(원장 이병권) 환경복지연구단 정종수, 배귀남 박사 연구팀은 “흡연실에 사용 가능한 망간산화물계 나노촉매를 코팅한 나노촉매 필터를 ㈜KT&G와 공동으로 개발하여 흡연실 실내의 담배연기의 주요 성분을 크게 감소시킬 수 있는 청정화시스템을 개발했다”고 밝혔다. 기존 흡연실에서 담배연기 제거에 쓰이는 필터는 가스상 물질의 제거를 위한 활성탄 필터를 사용하지만, 아세트알데히드 등 가스상 물질의 제거 효과가 적고, 흡연실과 같은 시설에서는 흡착성능이 빨리 감소해 2주마다 교체해야해 관리가 어려웠다. 연구팀은 망간산화물계열(Mn/TiO2)의 나노촉매를 세라믹계열의 필터에 균일하게 코팅하여 나노촉매필터를 제조했다. 나노촉매필터는 필터에 코팅한 나노촉매 표면에서 공기 중의 오존을 분해시켜 발생된 산소라디칼을 이용하여 담배연기 성분을 분해하는 기술이다. 담배연기의 가스상 성분 중 가장 많은 양을 차지하는 아세트알데히드와 니코틴, 타르 등 총 휘발성 유기화합물(total volatile organic compounds: TVOC)을 이용하여 본 개발 촉매의 성능을 평가한 결과, 98% 이상 분해하는 성능이 확인되었다.(그림 3 참고) 망간 촉매 표면에서 생성된 산소라디칼은 유해성분 분해 후 인체에 무해한 산소의 형태로 외부로 배출된다. 연구팀은 제조한 나노촉매필터를 활용한 청정화장치 시제품을 제작하여, 약 8평 규모의 실제 흡연실에 설치하여(처리유량 4 CMM) 성능 평가를 진행한 결과, 30분 내 약 80%, 1시간 내에 100% 담배연기 성분이 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 처리되는 것을 확인했다. 이는 약 8평 규모 흡연실 실내의 전체 공기를 15분마다 1회 순환시킬 수 있는 처리유량으로 설계한 것이다. *처리유량 4 CMM : 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량이 4 입방미터 연구팀은 이미 나노촉매 및 필터 코팅 기술 개발이 완료된 만큼 1년 정도의 시간이면 상용화가 가능할 것으로 예상했다. 연구를 주도한 정종수, 배귀남 박사는 "간단한 촉매를 설치한 청정기로 기존 흡연실 담배연기처리기술에서 처리가 어려웠던 가스상물질 처리 문제를 해결했다는 것이 연구의 의의”라며 “이러한 장치의 단순화 및 경제성 확보를 달성하여 안전하고 쾌적한 흡연 공간의 제공에 크게 도움이 될 수 있으며, 또한 이 기술의 연계 개발을 통해 공기청정기, 에어컨 등 다양한 공기청정 분야에서 적용할 융합기술을 선보일 수 있을 것이다“라고 전했다. 본 연구는 KIST 기관고유사업과 환경부 “나노기술 기반의 오염제어용 필터소재 개발 과제” 등을 통해 지원되었고, 관련하여 “담배연기 청정화 처리장치 및 방법(대한민국 특허 출원번호: 2015-0039021, 2015.3.20.)” 특허를 출원하였다. <그림설명> <그림 1> 흡연실 담배연기 청정화 장치 나노촉매 및 코팅 필터 제조 공정 모식도. (1단계) CVC(화학기상응축법)에 의한 나노 TiO2 지지체 입자 합성, (2단계) TiO2 지지체에 망간계 촉매 담지시켜 담배연기 분해 기능성 촉매 소재 합성. (3단계) 합성된 촉매를 하니컴 구조체에 코팅하여 나노촉매필터를 제조하는 방법을 나타내고 있다. <그림2> (1) 청정화장치 내의 유동을 위해 상부에 순환 팬이 설치되어 있고, 오존을 공급하는 UV 램프, 그리고 오염물질 처리 나노 촉매 필터 순으로 장치가 구성되어 있다. 순환 팬은 5평형 기준으로 약 4 CMM(m3/min)으로 작동된다. (2) 실제 흡연실 현장에 설치된 담배연기 청정화장치 시제품 사진 <그림 3> 담배연기 및 연기 성분이 제거 되는 것을 보여주는 그래프나 증빙자료 <그림 4>흡연실 실내에서의 흡연 시 측정 결과, 타르 등 입자상 물질은 약 5배 수준으로 급격히 증가하는데, (그림참조) 청정장치 가동 후 5분 이내 초기 농도 대비 약 70% 감소한다. <그림 5>약 8평 규모 흡연실(체적 60 m3) 실내의 공기를 15분 기준으로 1회 정도 순환시킬 수 있는 유량으로 설계한 것이다. 흡연시 발생되는 TVOC의 양은 1명 흡연시 약 40 ppb 정도이며, 12명이 동시에 흡연 시 흡연실내의 TVOC 농도는 약 350±50 ppb 정도가 된다. (아래 그림 참조) 4 CMM의 의미는 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량(입방미터)

외부 유해 기체 차단성을 높인 고강도 복합소재 제조 - 그래핀의 기능화를 통해 높은 분산성을 가지는 그래핀 제조 원천기술 개발 - 그래핀을 이용한 고분자 복합소재 상용화 앞당겨 고분자 복합재료는 강도가 높고, 내열성이 우수해, 자동차, 우주 항공 분야 등 다양한 곳에서 사용된다. 이러한 고분자 복합재료는 높은 강도 외에도 외부의 유해한 기체를 차단할 수 있는 성질이 필요한데, 국내 연구진이 산화그래핀을 변형하여 이런 조건을 향상시킨 고분자 복합재료를 제조했다. 전자소자 기판이나 우주선 등에 쓰이는 폴리이미드 수지로 만든 고분자재료보다 강도와 탄성이 향상되었을 뿐 아니라, 외부 기체를 차단성이 240배 높아져 그래핀을 이용한 고분자 복합소재의 상용화를 앞당길 것으로 보인다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 유남호 박사팀은 그래핀을 화학적 방법을 통해 변형시켜 엔지니어링 플라스틱의 하나인 폴리이미드와 화학결합을 유도하고 그래핀을 균일하게 분산 시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다. 그래핀으로 고분자 복합재료를 제조하기 위해서는 고분자 수지와 충전재가 필요하다. 충전재로 대량의 그래핀이 필요한데 그래핀간에 서로를 뭉치게 하는 성질인 반데르발스 힘 때문에 그래핀이 기계적으로나 전기적으로 우수한 특성을 가진 재료임에도 불구하고 고분자 복합재료에 사용하는데 제한이 있었다. 연구팀은 순수한 그래핀을 만들기 위해 대량의 흑연에서 산화시킨 산화 그래핀을 화학적 방법을 통하여 다시 그래핀으로 환원시켰다. 기존의 환원제가 환원 과정에서 그래핀 응집이 일어나고, 추가적인 변형이 어려웠던 문제를 해결하기 위해 환원반응을 할 수 있지만 동시에 그래핀 표면에 고분자 수지와의 화학결합을 유도할 수 있는 물질을 도입해 그래핀의 분산성이 향상된 기능화된 그래핀을 제조하였다. 이와 동시에 그래핀 표면을 기능화하여 엔지니어링 플라스틱의 하나인 고성능 고분자 폴리이미드와 결합시켜 그래핀과 폴리아미드가 화학반응을 일으키고 이를 통해 폴리이미드 위에 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합재료를 만들 수 있었다. o 연구팀은 기능화된 그래핀 입자가 폴리이미드를 구성하고 있는 무수물(dianhydride)과 직접 화학 반응을 할 수 있도록 아미노페닐기(amino phenyl group)가 도입된 그래핀 입자를 용매에 골고루 녹였다. 기능화된 그래핀은 폴리이미드 중합반응을 일으켜 고분자와 그래핀 사이의 공유결합을 유도하여 폴리이미드 수지내에 그래핀이 균일하게 분산 된 고분자 복합소재 제조에 성공했다. 이렇게 개발한 소재는 기존의 폴리이미드 고분자 복합소재가 산소 및 수증기 등의 가스를 효과적으로 차단하지 못해 활용이 어려웠던 데 비해 240배 이상의 가스를 차단하는 성과를 보였을 뿐만 아니라 기계적 강도 또한 2배이상 강화되었다. o 물질을 감싸는 특성을 가지는 복합수지는 보통 산소나 수분을 차단하여 제품의 수명이나 성능을 보호하는 소재로 사용영역은 의약품, 전자제품, 디스플레이 제품 등 다양하다. 또한 첨단 디바이스 재료인 태양전지의 봉지필름, 백시트, 건축용 고진공 단열재, 산업용 포장재 등 광범위하게 활용된다. 그러나 고분자 소재의 경우 산소 및 수분 차폐 특성이 요구수준에 만족하지 못하기 때문에 이를 극복하기 위해 다양한 연구가 시도되고 있다. KIST 유남호 박사는 “고성능, 기계적 플라스틱에 적합한 그래핀의 개발을 통하여 기존 고분자 소재의 낮은 산소 차단성과 기계적 강도를 동시에 향상시킴으로써 디스플레이 소재나 우주항공 및 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다”고 연구의의를 밝혔다. 이번 연구는 KIST 기관고유 사업에서 지원되었으며, 연구 결과는 미국 화학회에서 발간하는 재료분야의 권위지인 Chemistry of Materials 3월 24일자 게재되었다. * (논문명) “Grafting of Polyimide onto Chemically-Functionalized Graphene Nanosheets for Mechanically-Strong Barrier Membranes” - (제1저자) 한국과학기술연구원 임준 연구원, 여현욱 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유남호 박사 <그림 1> 산화 그래핀의 기능화와 환원반응을 통한 신규 그래핀의 제조공정(a), 기능화된 그래핀을 이용한 폴리이미드와의 중합 및 복합화 제조공정의 모식도(b). <그림 2> 그래핀/고분자 복합소재에서, (a) 기능화된 그래핀 함량에 따른 고분자 복합소재의 기계적 강도(red) 및 탄성(blue). 그래핀이 충전되지 않은 고분자 수지(Pure)에 비해 3 wt% 그래핀이 함유된 복합재의 경우 강도가 2배이상, 탄성이 1.5배 향상되었다. (b) 그래핀의 함량에 따른 복합소재의 산소 투과도. 그래핀이 충전되지 않은 고분자 수지(black)에 비해 5wt% 그래핀이 함유된 복합재(violet)의 경우 산소 차단성이 240배 이상 향상되었다.

외부 유해 기체 차단성을 높인 고강도 복합소재 제조 - 그래핀의 기능화를 통해 높은 분산성을 가지는 그래핀 제조 원천기술 개발 - 그래핀을 이용한 고분자 복합소재 상용화 앞당겨 고분자 복합재료는 강도가 높고, 내열성이 우수해, 자동차, 우주 항공 분야 등 다양한 곳에서 사용된다. 이러한 고분자 복합재료는 높은 강도 외에도 외부의 유해한 기체를 차단할 수 있는 성질이 필요한데, 국내 연구진이 산화그래핀을 변형하여 이런 조건을 향상시킨 고분자 복합재료를 제조했다. 전자소자 기판이나 우주선 등에 쓰이는 폴리이미드 수지로 만든 고분자재료보다 강도와 탄성이 향상되었을 뿐 아니라, 외부 기체를 차단성이 240배 높아져 그래핀을 이용한 고분자 복합소재의 상용화를 앞당길 것으로 보인다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 유남호 박사팀은 그래핀을 화학적 방법을 통해 변형시켜 엔지니어링 플라스틱의 하나인 폴리이미드와 화학결합을 유도하고 그래핀을 균일하게 분산 시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다. 그래핀으로 고분자 복합재료를 제조하기 위해서는 고분자 수지와 충전재가 필요하다. 충전재로 대량의 그래핀이 필요한데 그래핀간에 서로를 뭉치게 하는 성질인 반데르발스 힘 때문에 그래핀이 기계적으로나 전기적으로 우수한 특성을 가진 재료임에도 불구하고 고분자 복합재료에 사용하는데 제한이 있었다. 연구팀은 순수한 그래핀을 만들기 위해 대량의 흑연에서 산화시킨 산화 그래핀을 화학적 방법을 통하여 다시 그래핀으로 환원시켰다. 기존의 환원제가 환원 과정에서 그래핀 응집이 일어나고, 추가적인 변형이 어려웠던 문제를 해결하기 위해 환원반응을 할 수 있지만 동시에 그래핀 표면에 고분자 수지와의 화학결합을 유도할 수 있는 물질을 도입해 그래핀의 분산성이 향상된 기능화된 그래핀을 제조하였다. 이와 동시에 그래핀 표면을 기능화하여 엔지니어링 플라스틱의 하나인 고성능 고분자 폴리이미드와 결합시켜 그래핀과 폴리아미드가 화학반응을 일으키고 이를 통해 폴리이미드 위에 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합재료를 만들 수 있었다. o 연구팀은 기능화된 그래핀 입자가 폴리이미드를 구성하고 있는 무수물(dianhydride)과 직접 화학 반응을 할 수 있도록 아미노페닐기(amino phenyl group)가 도입된 그래핀 입자를 용매에 골고루 녹였다. 기능화된 그래핀은 폴리이미드 중합반응을 일으켜 고분자와 그래핀 사이의 공유결합을 유도하여 폴리이미드 수지내에 그래핀이 균일하게 분산 된 고분자 복합소재 제조에 성공했다. 이렇게 개발한 소재는 기존의 폴리이미드 고분자 복합소재가 산소 및 수증기 등의 가스를 효과적으로 차단하지 못해 활용이 어려웠던 데 비해 240배 이상의 가스를 차단하는 성과를 보였을 뿐만 아니라 기계적 강도 또한 2배이상 강화되었다. o 물질을 감싸는 특성을 가지는 복합수지는 보통 산소나 수분을 차단하여 제품의 수명이나 성능을 보호하는 소재로 사용영역은 의약품, 전자제품, 디스플레이 제품 등 다양하다. 또한 첨단 디바이스 재료인 태양전지의 봉지필름, 백시트, 건축용 고진공 단열재, 산업용 포장재 등 광범위하게 활용된다. 그러나 고분자 소재의 경우 산소 및 수분 차폐 특성이 요구수준에 만족하지 못하기 때문에 이를 극복하기 위해 다양한 연구가 시도되고 있다. KIST 유남호 박사는 “고성능, 기계적 플라스틱에 적합한 그래핀의 개발을 통하여 기존 고분자 소재의 낮은 산소 차단성과 기계적 강도를 동시에 향상시킴으로써 디스플레이 소재나 우주항공 및 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다”고 연구의의를 밝혔다. 이번 연구는 KIST 기관고유 사업에서 지원되었으며, 연구 결과는 미국 화학회에서 발간하는 재료분야의 권위지인 Chemistry of Materials 3월 24일자 게재되었다. * (논문명) “Grafting of Polyimide onto Chemically-Functionalized Graphene Nanosheets for Mechanically-Strong Barrier Membranes” - (제1저자) 한국과학기술연구원 임준 연구원, 여현욱 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유남호 박사 <그림 1> 산화 그래핀의 기능화와 환원반응을 통한 신규 그래핀의 제조공정(a), 기능화된 그래핀을 이용한 폴리이미드와의 중합 및 복합화 제조공정의 모식도(b). <그림 2> 그래핀/고분자 복합소재에서, (a) 기능화된 그래핀 함량에 따른 고분자 복합소재의 기계적 강도(red) 및 탄성(blue). 그래핀이 충전되지 않은 고분자 수지(Pure)에 비해 3 wt% 그래핀이 함유된 복합재의 경우 강도가 2배이상, 탄성이 1.5배 향상되었다. (b) 그래핀의 함량에 따른 복합소재의 산소 투과도. 그래핀이 충전되지 않은 고분자 수지(black)에 비해 5wt% 그래핀이 함유된 복합재(violet)의 경우 산소 차단성이 240배 이상 향상되었다.

외부 유해 기체 차단성을 높인 고강도 복합소재 제조 - 그래핀의 기능화를 통해 높은 분산성을 가지는 그래핀 제조 원천기술 개발 - 그래핀을 이용한 고분자 복합소재 상용화 앞당겨 고분자 복합재료는 강도가 높고, 내열성이 우수해, 자동차, 우주 항공 분야 등 다양한 곳에서 사용된다. 이러한 고분자 복합재료는 높은 강도 외에도 외부의 유해한 기체를 차단할 수 있는 성질이 필요한데, 국내 연구진이 산화그래핀을 변형하여 이런 조건을 향상시킨 고분자 복합재료를 제조했다. 전자소자 기판이나 우주선 등에 쓰이는 폴리이미드 수지로 만든 고분자재료보다 강도와 탄성이 향상되었을 뿐 아니라, 외부 기체를 차단성이 240배 높아져 그래핀을 이용한 고분자 복합소재의 상용화를 앞당길 것으로 보인다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 유남호 박사팀은 그래핀을 화학적 방법을 통해 변형시켜 엔지니어링 플라스틱의 하나인 폴리이미드와 화학결합을 유도하고 그래핀을 균일하게 분산 시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다. 그래핀으로 고분자 복합재료를 제조하기 위해서는 고분자 수지와 충전재가 필요하다. 충전재로 대량의 그래핀이 필요한데 그래핀간에 서로를 뭉치게 하는 성질인 반데르발스 힘 때문에 그래핀이 기계적으로나 전기적으로 우수한 특성을 가진 재료임에도 불구하고 고분자 복합재료에 사용하는데 제한이 있었다. 연구팀은 순수한 그래핀을 만들기 위해 대량의 흑연에서 산화시킨 산화 그래핀을 화학적 방법을 통하여 다시 그래핀으로 환원시켰다. 기존의 환원제가 환원 과정에서 그래핀 응집이 일어나고, 추가적인 변형이 어려웠던 문제를 해결하기 위해 환원반응을 할 수 있지만 동시에 그래핀 표면에 고분자 수지와의 화학결합을 유도할 수 있는 물질을 도입해 그래핀의 분산성이 향상된 기능화된 그래핀을 제조하였다. 이와 동시에 그래핀 표면을 기능화하여 엔지니어링 플라스틱의 하나인 고성능 고분자 폴리이미드와 결합시켜 그래핀과 폴리아미드가 화학반응을 일으키고 이를 통해 폴리이미드 위에 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합재료를 만들 수 있었다. o 연구팀은 기능화된 그래핀 입자가 폴리이미드를 구성하고 있는 무수물(dianhydride)과 직접 화학 반응을 할 수 있도록 아미노페닐기(amino phenyl group)가 도입된 그래핀 입자를 용매에 골고루 녹였다. 기능화된 그래핀은 폴리이미드 중합반응을 일으켜 고분자와 그래핀 사이의 공유결합을 유도하여 폴리이미드 수지내에 그래핀이 균일하게 분산 된 고분자 복합소재 제조에 성공했다. 이렇게 개발한 소재는 기존의 폴리이미드 고분자 복합소재가 산소 및 수증기 등의 가스를 효과적으로 차단하지 못해 활용이 어려웠던 데 비해 240배 이상의 가스를 차단하는 성과를 보였을 뿐만 아니라 기계적 강도 또한 2배이상 강화되었다. o 물질을 감싸는 특성을 가지는 복합수지는 보통 산소나 수분을 차단하여 제품의 수명이나 성능을 보호하는 소재로 사용영역은 의약품, 전자제품, 디스플레이 제품 등 다양하다. 또한 첨단 디바이스 재료인 태양전지의 봉지필름, 백시트, 건축용 고진공 단열재, 산업용 포장재 등 광범위하게 활용된다. 그러나 고분자 소재의 경우 산소 및 수분 차폐 특성이 요구수준에 만족하지 못하기 때문에 이를 극복하기 위해 다양한 연구가 시도되고 있다. KIST 유남호 박사는 “고성능, 기계적 플라스틱에 적합한 그래핀의 개발을 통하여 기존 고분자 소재의 낮은 산소 차단성과 기계적 강도를 동시에 향상시킴으로써 디스플레이 소재나 우주항공 및 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다”고 연구의의를 밝혔다. 이번 연구는 KIST 기관고유 사업에서 지원되었으며, 연구 결과는 미국 화학회에서 발간하는 재료분야의 권위지인 Chemistry of Materials 3월 24일자 게재되었다. * (논문명) “Grafting of Polyimide onto Chemically-Functionalized Graphene Nanosheets for Mechanically-Strong Barrier Membranes” - (제1저자) 한국과학기술연구원 임준 연구원, 여현욱 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유남호 박사 <그림 1> 산화 그래핀의 기능화와 환원반응을 통한 신규 그래핀의 제조공정(a), 기능화된 그래핀을 이용한 폴리이미드와의 중합 및 복합화 제조공정의 모식도(b). <그림 2> 그래핀/고분자 복합소재에서, (a) 기능화된 그래핀 함량에 따른 고분자 복합소재의 기계적 강도(red) 및 탄성(blue). 그래핀이 충전되지 않은 고분자 수지(Pure)에 비해 3 wt% 그래핀이 함유된 복합재의 경우 강도가 2배이상, 탄성이 1.5배 향상되었다. (b) 그래핀의 함량에 따른 복합소재의 산소 투과도. 그래핀이 충전되지 않은 고분자 수지(black)에 비해 5wt% 그래핀이 함유된 복합재(violet)의 경우 산소 차단성이 240배 이상 향상되었다.

외부 유해 기체 차단성을 높인 고강도 복합소재 제조 - 그래핀의 기능화를 통해 높은 분산성을 가지는 그래핀 제조 원천기술 개발 - 그래핀을 이용한 고분자 복합소재 상용화 앞당겨 고분자 복합재료는 강도가 높고, 내열성이 우수해, 자동차, 우주 항공 분야 등 다양한 곳에서 사용된다. 이러한 고분자 복합재료는 높은 강도 외에도 외부의 유해한 기체를 차단할 수 있는 성질이 필요한데, 국내 연구진이 산화그래핀을 변형하여 이런 조건을 향상시킨 고분자 복합재료를 제조했다. 전자소자 기판이나 우주선 등에 쓰이는 폴리이미드 수지로 만든 고분자재료보다 강도와 탄성이 향상되었을 뿐 아니라, 외부 기체를 차단성이 240배 높아져 그래핀을 이용한 고분자 복합소재의 상용화를 앞당길 것으로 보인다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 유남호 박사팀은 그래핀을 화학적 방법을 통해 변형시켜 엔지니어링 플라스틱의 하나인 폴리이미드와 화학결합을 유도하고 그래핀을 균일하게 분산 시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다. 그래핀으로 고분자 복합재료를 제조하기 위해서는 고분자 수지와 충전재가 필요하다. 충전재로 대량의 그래핀이 필요한데 그래핀간에 서로를 뭉치게 하는 성질인 반데르발스 힘 때문에 그래핀이 기계적으로나 전기적으로 우수한 특성을 가진 재료임에도 불구하고 고분자 복합재료에 사용하는데 제한이 있었다. 연구팀은 순수한 그래핀을 만들기 위해 대량의 흑연에서 산화시킨 산화 그래핀을 화학적 방법을 통하여 다시 그래핀으로 환원시켰다. 기존의 환원제가 환원 과정에서 그래핀 응집이 일어나고, 추가적인 변형이 어려웠던 문제를 해결하기 위해 환원반응을 할 수 있지만 동시에 그래핀 표면에 고분자 수지와의 화학결합을 유도할 수 있는 물질을 도입해 그래핀의 분산성이 향상된 기능화된 그래핀을 제조하였다. 이와 동시에 그래핀 표면을 기능화하여 엔지니어링 플라스틱의 하나인 고성능 고분자 폴리이미드와 결합시켜 그래핀과 폴리아미드가 화학반응을 일으키고 이를 통해 폴리이미드 위에 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합재료를 만들 수 있었다. o 연구팀은 기능화된 그래핀 입자가 폴리이미드를 구성하고 있는 무수물(dianhydride)과 직접 화학 반응을 할 수 있도록 아미노페닐기(amino phenyl group)가 도입된 그래핀 입자를 용매에 골고루 녹였다. 기능화된 그래핀은 폴리이미드 중합반응을 일으켜 고분자와 그래핀 사이의 공유결합을 유도하여 폴리이미드 수지내에 그래핀이 균일하게 분산 된 고분자 복합소재 제조에 성공했다. 이렇게 개발한 소재는 기존의 폴리이미드 고분자 복합소재가 산소 및 수증기 등의 가스를 효과적으로 차단하지 못해 활용이 어려웠던 데 비해 240배 이상의 가스를 차단하는 성과를 보였을 뿐만 아니라 기계적 강도 또한 2배이상 강화되었다. o 물질을 감싸는 특성을 가지는 복합수지는 보통 산소나 수분을 차단하여 제품의 수명이나 성능을 보호하는 소재로 사용영역은 의약품, 전자제품, 디스플레이 제품 등 다양하다. 또한 첨단 디바이스 재료인 태양전지의 봉지필름, 백시트, 건축용 고진공 단열재, 산업용 포장재 등 광범위하게 활용된다. 그러나 고분자 소재의 경우 산소 및 수분 차폐 특성이 요구수준에 만족하지 못하기 때문에 이를 극복하기 위해 다양한 연구가 시도되고 있다. KIST 유남호 박사는 “고성능, 기계적 플라스틱에 적합한 그래핀의 개발을 통하여 기존 고분자 소재의 낮은 산소 차단성과 기계적 강도를 동시에 향상시킴으로써 디스플레이 소재나 우주항공 및 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다”고 연구의의를 밝혔다. 이번 연구는 KIST 기관고유 사업에서 지원되었으며, 연구 결과는 미국 화학회에서 발간하는 재료분야의 권위지인 Chemistry of Materials 3월 24일자 게재되었다. * (논문명) “Grafting of Polyimide onto Chemically-Functionalized Graphene Nanosheets for Mechanically-Strong Barrier Membranes” - (제1저자) 한국과학기술연구원 임준 연구원, 여현욱 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유남호 박사 <그림 1> 산화 그래핀의 기능화와 환원반응을 통한 신규 그래핀의 제조공정(a), 기능화된 그래핀을 이용한 폴리이미드와의 중합 및 복합화 제조공정의 모식도(b). <그림 2> 그래핀/고분자 복합소재에서, (a) 기능화된 그래핀 함량에 따른 고분자 복합소재의 기계적 강도(red) 및 탄성(blue). 그래핀이 충전되지 않은 고분자 수지(Pure)에 비해 3 wt% 그래핀이 함유된 복합재의 경우 강도가 2배이상, 탄성이 1.5배 향상되었다. (b) 그래핀의 함량에 따른 복합소재의 산소 투과도. 그래핀이 충전되지 않은 고분자 수지(black)에 비해 5wt% 그래핀이 함유된 복합재(violet)의 경우 산소 차단성이 240배 이상 향상되었다.

외부 유해 기체 차단성을 높인 고강도 복합소재 제조 - 그래핀의 기능화를 통해 높은 분산성을 가지는 그래핀 제조 원천기술 개발 - 그래핀을 이용한 고분자 복합소재 상용화 앞당겨 고분자 복합재료는 강도가 높고, 내열성이 우수해, 자동차, 우주 항공 분야 등 다양한 곳에서 사용된다. 이러한 고분자 복합재료는 높은 강도 외에도 외부의 유해한 기체를 차단할 수 있는 성질이 필요한데, 국내 연구진이 산화그래핀을 변형하여 이런 조건을 향상시킨 고분자 복합재료를 제조했다. 전자소자 기판이나 우주선 등에 쓰이는 폴리이미드 수지로 만든 고분자재료보다 강도와 탄성이 향상되었을 뿐 아니라, 외부 기체를 차단성이 240배 높아져 그래핀을 이용한 고분자 복합소재의 상용화를 앞당길 것으로 보인다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 유남호 박사팀은 그래핀을 화학적 방법을 통해 변형시켜 엔지니어링 플라스틱의 하나인 폴리이미드와 화학결합을 유도하고 그래핀을 균일하게 분산 시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다. 그래핀으로 고분자 복합재료를 제조하기 위해서는 고분자 수지와 충전재가 필요하다. 충전재로 대량의 그래핀이 필요한데 그래핀간에 서로를 뭉치게 하는 성질인 반데르발스 힘 때문에 그래핀이 기계적으로나 전기적으로 우수한 특성을 가진 재료임에도 불구하고 고분자 복합재료에 사용하는데 제한이 있었다. 연구팀은 순수한 그래핀을 만들기 위해 대량의 흑연에서 산화시킨 산화 그래핀을 화학적 방법을 통하여 다시 그래핀으로 환원시켰다. 기존의 환원제가 환원 과정에서 그래핀 응집이 일어나고, 추가적인 변형이 어려웠던 문제를 해결하기 위해 환원반응을 할 수 있지만 동시에 그래핀 표면에 고분자 수지와의 화학결합을 유도할 수 있는 물질을 도입해 그래핀의 분산성이 향상된 기능화된 그래핀을 제조하였다. 이와 동시에 그래핀 표면을 기능화하여 엔지니어링 플라스틱의 하나인 고성능 고분자 폴리이미드와 결합시켜 그래핀과 폴리아미드가 화학반응을 일으키고 이를 통해 폴리이미드 위에 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합재료를 만들 수 있었다. o 연구팀은 기능화된 그래핀 입자가 폴리이미드를 구성하고 있는 무수물(dianhydride)과 직접 화학 반응을 할 수 있도록 아미노페닐기(amino phenyl group)가 도입된 그래핀 입자를 용매에 골고루 녹였다. 기능화된 그래핀은 폴리이미드 중합반응을 일으켜 고분자와 그래핀 사이의 공유결합을 유도하여 폴리이미드 수지내에 그래핀이 균일하게 분산 된 고분자 복합소재 제조에 성공했다. 이렇게 개발한 소재는 기존의 폴리이미드 고분자 복합소재가 산소 및 수증기 등의 가스를 효과적으로 차단하지 못해 활용이 어려웠던 데 비해 240배 이상의 가스를 차단하는 성과를 보였을 뿐만 아니라 기계적 강도 또한 2배이상 강화되었다. o 물질을 감싸는 특성을 가지는 복합수지는 보통 산소나 수분을 차단하여 제품의 수명이나 성능을 보호하는 소재로 사용영역은 의약품, 전자제품, 디스플레이 제품 등 다양하다. 또한 첨단 디바이스 재료인 태양전지의 봉지필름, 백시트, 건축용 고진공 단열재, 산업용 포장재 등 광범위하게 활용된다. 그러나 고분자 소재의 경우 산소 및 수분 차폐 특성이 요구수준에 만족하지 못하기 때문에 이를 극복하기 위해 다양한 연구가 시도되고 있다. KIST 유남호 박사는 “고성능, 기계적 플라스틱에 적합한 그래핀의 개발을 통하여 기존 고분자 소재의 낮은 산소 차단성과 기계적 강도를 동시에 향상시킴으로써 디스플레이 소재나 우주항공 및 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다”고 연구의의를 밝혔다. 이번 연구는 KIST 기관고유 사업에서 지원되었으며, 연구 결과는 미국 화학회에서 발간하는 재료분야의 권위지인 Chemistry of Materials 3월 24일자 게재되었다. * (논문명) “Grafting of Polyimide onto Chemically-Functionalized Graphene Nanosheets for Mechanically-Strong Barrier Membranes” - (제1저자) 한국과학기술연구원 임준 연구원, 여현욱 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유남호 박사 <그림 1> 산화 그래핀의 기능화와 환원반응을 통한 신규 그래핀의 제조공정(a), 기능화된 그래핀을 이용한 폴리이미드와의 중합 및 복합화 제조공정의 모식도(b). <그림 2> 그래핀/고분자 복합소재에서, (a) 기능화된 그래핀 함량에 따른 고분자 복합소재의 기계적 강도(red) 및 탄성(blue). 그래핀이 충전되지 않은 고분자 수지(Pure)에 비해 3 wt% 그래핀이 함유된 복합재의 경우 강도가 2배이상, 탄성이 1.5배 향상되었다. (b) 그래핀의 함량에 따른 복합소재의 산소 투과도. 그래핀이 충전되지 않은 고분자 수지(black)에 비해 5wt% 그래핀이 함유된 복합재(violet)의 경우 산소 차단성이 240배 이상 향상되었다.