‘구리-그래핀’ 복합 잉크 개발, 10배 비싼 '은 잉크' 대체

기사입력 : 2018년08월16일 10:44

최종수정 : 2018년08월16일 10:44

전기硏, 고전도성·고신뢰성 구리-그래핀 복합 잉크 개발
세계 최초 액상합성법 통한 대량 생산
터치패널 등 유연 인쇄전극 분야 가격경쟁력 확보

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 비싼 은(Ag) 잉크와 성능은 비슷하면서도 가격은 10분의 1 수준으로 낮춘 차세대 복합 잉크가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 터치패널, 디스플레이 등 유연 인쇄전극 분야에서 안정적이면서도 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 기술로 기대된다.

16일 한국전기연구원(KERI·원장 최규하)에 따르면 KERI 나노융합기술연구센터 이건웅·정희진 책임연구원은 꿈의 나노소재라고 불리는 그래핀을 구리에 합성해 가격은 낮추면서도 뛰어난 전기 전도성을 갖는 ‘구리-그래핀 복합 잉크’를 개발했다.

현재 시판되고 있는 전도성 잉크 소재 중에 가장 많이 사용되고 있는 소재는 귀금속계 계열인 은이다. 은은 전기 전도도가 높고 산화가 잘 되지 않는다는 장점이 있지만 비싼 단점이 있다. 이에 성능은 은과 유사하면서도 가격은 10배 저렴한 구리(Cu)가 대체 소재로 주목을 받아 왔다.

액상합성법으로 제조된 구리·그래핀 복합소재의 모식도 및 전자현미경 사진 2018.08.16 [자료=한국전기연구원]

하지만 구리는 은보다 녹는점이 높고 공기 중에 노출되면 표면에 쉽게 산화막이 형성되는 문제가 있다. 구리 입자 크기를 수십 나노미터로 줄이거나 표면에 은을 추가로 입혀 단점을 해결하기 위한 시도 등 산화막을 막는 여러 연구도 실제 상용화까지 이어지지 못했다. 그야말로 난제 중의 난제였던 것이다.

KERI 연구팀은 이를 해결할 목적으로 ‘그래핀’ 소재를 주목했다. 그래핀은 화학적 안정성이 뛰어나고 전기전도도 및 열전도도가 우수해 금속 소재의 산화 방지막으로 활용이 가능한 나노 소재다.

연구팀은 같은 구리라도 나노미터(10억분의 1미터) 크기가 아닌, 더 값싼 마이크론미터(100만분의 1미터) 크기의 상용 구리 입자를 사용해 가격 경쟁력을 높였다. 또 구리 입자 표면에 수층의 그래핀을 용액상에서 합성하는 ‘액상합성법’을 통해 대량 연속 공정의 기반을 구축했다.

제조된 구리-그래핀 복합성 잉크의 결정성은 매우 우수해 6개월 이상 안정적으로 유지될 정도로 산화 방지에 효과적이다.

연구팀은 이를 기반으로 분산성이 우수한 고점도 잉크를 제조하고 스크린 인쇄를 통해 해상도가 높은 패턴 막을 형성, 광열소성을 통해 은과 유사한 수준의 전기전도도를 구현함으로써 상용화 가능 기술을 확보했다.

광열소성(photothermal sintering)이란 대기중에서 1000분의 1초의 짧은 시간에 높은 에너지를 갖는 빛을 쏘여주면 이를 흡수해 열 에너지로 전환되면서 분말 입자들이 열적 활성화 과정을 거쳐 하나의 덩어리로 되는 현상이다.

특히 구리 입자의 크기, 광 에너지 및 패턴 두께의 조절을 통해 다양한 전기전도도를 갖는 패턴 전극을 확보해 폭넓은 응용 분야로 적용이 가능하게 됐다.

이건웅 책임연구원은 “구리표면에 수층의 그래핀을 합성하기 위해 세계 최초로 액상합성법을 적용, 많은 시행착오를 통해 구리-그래핀 표면형상을 제어하는 방법을 개발해 대량 연속공정 가능성을 확보했다”고 설명했다.

정희진 책임연구원은 “이번 성과는 구리 잉크의 산화에 의한 전기적 불안정성을 그래핀의 복합화를 통해 해결한 것”이라 밝히며 “더 저렴한 상용 구리 입자를 사용하고 양산성도 우수해 가격 경쟁력이 매우 높다”고 전했다.

연구팀은 개발된 성과가 향후 전자파차폐(EMI) 필름, 태양전지, 무선인식(RFID) 안테나, 연성인쇄 회로기판(flexible PCB) 및 웨어러블 신축 전극 등의 소재로 활용될 것으로 기대하고 있다.

◆ 연구자가 직접 전하는 ‘연구이야기’

연구책임자인 정희진 책임연구원(왼쪽)과 이건웅 책임연구원(오른쪽)이 구리-그래핀 복합 파우더와 잉크를 각각 들고 포즈를 취하고 있다. 2018.08.16. [사진=한국전기연구원]

- 이번 성과 무엇이 다른가?

▲고비용의 고온·진공 소성공정의 단점을 해결하기 위해 기존에는 구리 입자 크기를 수십 나노미터 수준으로 줄이거나 표면에 은을 추가적으로 입히는 방법을 사용했으나 이것 또한 고비용의 문제를 해결하기 어려웠다. 이번 개발기술은 마이크론 크기의 상용 구리입자 표면에 대량 연속 합성이 가능한 그래핀 복합화를 통해 가격경쟁력 및 전기적 불안정성을 동시에 해결했다.

- 어디에 쓸 수 있나.

▲전자파차폐 필름, 태양전지, RFID 안테나, 연성인쇄회로기판 및 웨어러블 신축전극 등의 소재로 활용 가능하다.

- 실용화까지 필요한 시간은.

▲기존 전도성 금속잉크 기반기술이 충분히 성숙해 있어 기술이전 시 2년내 실용화가 가능하다.

- 연구를 시작한 계기는.

▲환경신뢰성이 우수한 2차원 나노 소재인 그래핀의 다양한 연구를 진행하던 중, 복합화하면 구리 소재의 단점을 획기적으로 극복할 수 있을 것으로 판단해 시작했다.

- 에피소드가 있다면.

▲탄소나노소재를 전문적으로 연구하다보니 금속 나노소재에 대한 약간의 반감도 있었지만, 이번 연구를 통해 탄소나노소재와 금속 나노소재가 합쳐질 경우 시너지 효과가 있다는 것을 분명히 알게 됐다.

- 꼭 이루고 싶은 목표는.

▲기술이전을 통한 상용화로 RFID 안테나, 연성 인쇄회로기판 등의 제품에 적용시키는 세계 최초 기술로 발전시키고자 한다.

- 신진연구자를 위한 한마디.

▲분야가 다르더라도 지속적인 연구를 통해 자기가 갖고 있던 전문지식을 잘 활용한다면 독창적이고 창의적인 연구결과를 만들어낼 수 있을 것이다.

kimys@newspim.com

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양대 노총에 110억원 편향 지원 [서울=뉴스핌] 한태희 기자 = 내년도 정부 예산안을 심의하는 국회가 정부가 편성하지도 않은 양대 노총 지원 예산 110억원을 슬쩍 끼워 넣은 점은 정치권에서 관행처럼 이어온 '쪽지예산' 문제를 고스란히 보여준다. 국민 호주머니에서 나오는 돈이 정치권 이해관계에 따라 쓰이고 있는 것이다. 19일 국회 기후환경에너지환경노동위원회(환노위) 전체회의를 통과한 고용노동부 등 환노위 소관 예산안 예비심사보고서를 보면 고용노동부 취약노동자지원 사업 부문에 한국노동조합총연맹(한국노총)과 민주노동조합총연맹(민주노총)에 각각 55억원씩 지원하는 사업 예산이 신규 반영됐다. [서울=뉴스핌] 윤창빈 기자 = 한병도 소위원장이 17일 오전 서울 여의도 국회에서 열린 예산결산특별위원회 제1차 예산안등조정소위원회를 주재하고 있다. 2025.11.17 pangbin@newspim.com 한국노총 지원 예산을 세부적으로 보면 한국노총이 운영하는 중앙근로자복지센터 승강기·에스컬레이터 교체에 40억원, 난방 설비 교체 5억원, 지하주차장 안전 성능 10억원이 반영됐다. 민주노총 지원 예산을 보면 민주노총 임차보증금 예산 55억원이 편성됐다. 양대 노총 지원 예산은 당초 정부 예산안에는 없었으나 집권 여당인 더불어민주당(민주당) 국회의원들이 민원성 쪽지예산을 받아 관련 예산을 집어넣었다고 전해졌다. 야권에서는 민주당이 정치적 이해관계에 따라 양대 노총 쪽지예산을 끼워 넣었다고 의심하고 있다. 이재명 대통령 당선에 기여한 양대 노총에 대한 보은성 예산에 더해 내년 지방선거에서도 '함께 하자'는 정치적 메시지가 담겨 있다는 지적이다. 앞서 한국노총은 지난 6월 대통령 선거 때 당시 이재명 민주당 후보를 공개적으로 지지 선언했다. 민주노총은 대선 때 특정 후보 지지 선언을 하지 않았으나 노란봉투법(노동조합법 개정안)을 강행 처리한 민주당과 노동 정책 노선을 같이 하고 있다. 양대 노총은 노동계에서 영향력이 큰 노동조합이다. 고용노동부에 따르면 2023년 기준 한국노총과 민주노총 조합원은 각각 116만명, 108만6000명이다. 양대 노총에 소속된 조합원은 전체 노조 조합원 약 82%를 차지한다. 양대 노총을 우군으로 두면 압도적인 노동계 지지를 받을 수 있다는 의미다. 우재준 국민의힘 국회의원은 "제3노조, MZ 노조, 비정규직 노조를 지원하다고 했으면 그나마 명분이 있다"며 "민주노총이 정권 교체에 가장 크게 기여한 단체라는 건 국민 모두 알고 있고 지난 대선에서 한국노총조차도 이재명 후보를 지지했다"고 꼬집었다. 이어 "누가 봐도 정권 교체에 대한 대가성 지원 사업"이라며 "이 예산은 삭감해야 한다"고 강조했다. ◆ 눈덩이처럼 불어나는 SOC…지방선거 표심 노려 문제는 정치권 이해관계가 달린 쪽지예산이 난무할 수 있다는 점이다. 정치권은 내년 지방선거를 앞두고 지역에서 올라오는 각종 민원을 들어줘야 해서다. 정부가 건설경기 부양을 위해 철도·도로 등 SOC 분야에 대한 재정 투입을 확대한다. [사진=뉴스핌DB] 당장 지방에 도로·다리를 깔고 보수하는 예산이 급증하고 있다. 국토교통위원회(국토위)는 하루 전인 지난 18일 전체회의를 열고 국토부 예산을 당초 정부안보다 약 2조 4000억원 증액했다. 증액된 예산은 대부분 지역 사회간접자본(SOC) 인프라 확충과 지역균형발전 사업에 배정됐다. 국토위는 특히 정부가 반영하지 않은 도심공공주택복합사업 예산 100억원을 신규 배정했다. 도심공공주택 복합사업 추진이 늦어지는 곳을 대상으로 국민체육센터와 같은 생활 SOC를 건설하는 돈을 정부가 일부 지원한다는 것이다. SOC 예산은 예산결산특별위원회(예결위)를 거치며 눈덩이처럼 증가할 수 있다. 국토위는 말 그대로 예비심사일 뿐 실제로 예산을 깎고 늘리는 일은 예결위에서 하기 때문이다. 국회 안에서는 일부 예결위원은 벌써 쪽지예산을 수십장 받았다는 얘기도 흘러나온다. 쪽지예산에 혈세는 줄줄이 새고 있다. 감사원이 지난해 말 공개한 '국고보조금 편성 및 관리 실태'에 따르면 2021년부터 2024년까지 부당 지원된 국비만 20개 사업으로 2520억원에 달한다. ace@newspim.com 2025-11-19 14:25

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'피고인' 김건희 두달 만에 공개 [서울=뉴스핌] 홍석희 기자 = 법원이 19일 김건희 여사 재판의 중계를 서증조사 전까지 일부 허용했다. 이에 피고인석에 앉은 김 여사의 모습이 약 두 달 만에 공개될 전망이다. 서울중앙지법 형사합의27부(재판장 우인성)는 이날 오전 10시 10분부터 자본시장법 위반 등 혐의를 받는 김 여사의 속행 공판을 진행하고 있다. 법원이 19일 김건희 여사 재판의 중계를 서증조사 전까지 일부 허용했다. 이에 피고인석에 앉은 김 여사의 모습이 약 두 달 만에 공개될 전망이다. 사진은 김 여사가 지난 9월 24일 오후 서울 서초구 서울중앙지방법원에서 열린 첫 재판에 출석한 모습. [사진=뉴스핌 DB] 앞서 민중기 특별검사팀이 이날 공판 전체에 대한 재판중계허가신청서를 제출해 재판부는 개정 직후 이에 대한 입장을 밝혔다. 재판부는 "공익적 목적을 위한 국민적 알권리는 헌법적으로 요청되는 것으로 최대한 보장돼야 하지만, 재판의 확정까지 피고인이 무죄 추정을 받을 권리도 함께 보호돼야 한다"고 말했다. 이어 "재판 중계의 범위를 정해야 하는데, 이 사건에 관한 서증에 나온 제3자의 개인정보·주민번호·주소 등을 공개할 경우 회복하기 어려운 법익 침해의 가능성이 있다"며 "19일 공판 중 공판 개시 후 서증조사 전까지에 한해 중계를 허가함이 상당하다"고 판단했다. 재판부가 중계 일부 허용을 선고한 직후 오전 10시 17분께 김 여사가 법정에 들어섰다. 검정색 코트에 흰색 마스크를 착용한 김 여사는 구치소 직원들의 부축을 받으며 피고인석에 앉았다. 이후 오전 10시 19분부터 서증조사가 진행돼 김 여사가 피고인석에 앉은 모습은 약 2분 동안 짧게 공개될 전망이다. 한편 이날 오전 재판에서 '명태균 공천개입 의혹'에 관한 정치자금법 위반 혐의 서증조사를 마쳤다. 나머지 서증조사는 오후 재판에서 이어질 계획이다. 오전 재판 종료 직후 일부 방청객이 "김 여사님 힘내세요. 사랑합니다"라고 외치자 김 여사는 꾸벅 인사하고 퇴정했다. hong90@newspim.com 2025-11-19 11:10