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[IT뉴스]KAIST가 연 '그래핀' 연구의 문…15년 뒤 세계가 만든 고성능 섬유

온카뱅크관리자

2026-09-18 09:17:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">보도기사</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="q2MWFgRfzK">
          <p contents-hash="402be25a2c11ed5c75fe9b60db4bcad16d2fa7b71d493fc5c25afd9f0d23e6e8" dmcf-pid="BxotqDgRUb" dmcf-ptype="general">KAIST 원천연구가 만든 확장성…산화그래핀 액정, 고성능 섬유 연구로<br>항균 칫솔 이어 열관리 소재까지…세계 연구 거쳐 첨단 섬유로</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4041f845cc89946ab45564598490f9cae81e472cb87be3f981a3e4321d2f8150" dmcf-pid="bMgFBwae3B" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="상용화된 '그래핀 활용 '칫솔" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/18/551724-22lyJQR/20260918091318617agpv.jpg" data-org-width="601" dmcf-mid="u3TQL1yOUV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/18/551724-22lyJQR/20260918091318617agpv.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            상용화된 '그래핀 활용 '칫솔
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="9c08d7565e36900e0eec1d39bae5927d7e4f2ad532ccc1b7bfb5cea506f28f5e" dmcf-pid="KRa3brNdUq" dmcf-ptype="general"><br>KAIST가 15년 전 세계 최초로 발견한 '산화그래핀 액정'이 세계 연구진의 후속 연구를 거치며 고강도·고열전도 그래핀 섬유 제조기술로 연구 영역을 넓히고 있습니다. 항균 칫솔과 기능성 스포츠웨어 등 생활제품에 적용된 원천기술이 첨단 열관리 소재 연구로까지 확장되고 있다는 점에서 주목됩니다.</p>
          <p contents-hash="03157e2282e4f61e23a0434447d10846c2430dca67a8c184a3275d868c0320f6" dmcf-pid="9eN0KmjJzz" dmcf-ptype="general">KAIST는 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀이 산화그래핀 액정을 기반으로 한 고성능 그래핀 섬유 연구의 발전 과정과 학술적 의미를 분석한 논평을 국제학술지 '네이처 머티리얼스(Nature Materials)'의 '뉴스 앤 뷰스(News &amp; Views)'에 발표했다고 18일 밝혔습니다.</p>
          <p contents-hash="2abf3e62c68c30ba976adf4c8894bd12c8099cf5373added77b6c4cc53e41d77" dmcf-pid="2djp9sAi77" dmcf-ptype="general">◆ 물속에서 스스로 방향 맞추는 '산화그래핀 액정'</p>
          <p contents-hash="6d4e61c8465791581850810750b07def199e9b533ab72c49098c1162f9fa7472" dmcf-pid="VJAU2Ocnzu" dmcf-ptype="general">산화그래핀(Graphene Oxide)은 탄소 원자가 벌집 모양으로 한 층 배열된 그래핀에 산소 성분을 결합한 소재입니다.</p>
          <p contents-hash="5cd16791faa7ed9bda6bfd27b767bf683dd0c755495d44fe5963248707cb302c" dmcf-pid="ficuVIkL7U" dmcf-ptype="general">그래핀은 강도가 높고 열과 전기를 잘 전달하지만 물에 잘 섞이지 않아 용액 상태로 가공하기 어렵습니다. 반면 산화그래핀은 산소 성분이 결합하면서 물에 쉽게 분산돼 잉크나 코팅 소재로 만들거나 실처럼 뽑는 등 다양한 형태로 가공할 수 있습니다.</p>
          <div contents-hash="86da76da7490a4adcffe017cf2fcc143cbf95cb1aa9520e5fd54a53bcfc8a73f" dmcf-pid="4gwB6SrN0p" dmcf-ptype="general">
           김상욱 교수팀은 지난 2011년 산화그래핀이 물속에서 일정 농도 이상이 되면 얇은 판 모양의 시트들이 한 방향으로 정렬되는 '액정' 상태를 형성한다는 사실을 세계 최초로 보고했습니다. 물속에 제각각 떠다니던 산화그래핀 조각들이 특정 조건에서 마치 여러 장의 카드를 한 방향으로 가지런히 정리한 것처럼 스스로 줄을 맞추는 현상입니다.
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d73daf2444457f34788118691878b14379d26390246b778e424b89bb8930c794" dmcf-pid="8arbPvmjz0" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="산화그래핀 액정의 점탄성 기반 초연신 원리와 고배향 그래핀 섬유 형성 과정" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/18/551724-22lyJQR/20260918091318769wdne.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="7PMWFgRf02" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/18/551724-22lyJQR/20260918091318769wdne.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            산화그래핀 액정의 점탄성 기반 초연신 원리와 고배향 그래핀 섬유 형성 과정
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="d5cde114a0c35314426902b39b71a3ac14f7ed77a07bc59e2d93609b66e8de6f" dmcf-pid="6NmKQTsAu3" dmcf-ptype="general">
           <div>
            <br>◆ 기존 그래핀 섬유의 한계…내부 빈 공간·결함 발생
            <br>
            <br>산화그래핀 액정의 발견 이후 세계 여러 연구진은 이를 활용해 그래핀 섬유를 만드는 연구를 이어왔습니다. 다만 기존 습식방사 공정에서는 섬유를 뽑는 과정에서 용액이 쉽게 끊어지고 산화그래핀 시트가 충분히 정렬되지 않는 문제가 있었습니다.
            <br>
            <br>이 때문에 섬유 내부에 빈 공간과 구조적 결함이 생겼고, 이후 산화그래핀을 환원하거나 고온에서 흑연화하더라도 결정이 충분히 성장하지 못했습니다. 결과적으로 그래핀 섬유의 기계적 강도와 전기·열 전달 성능을 동시에 높이는 데 한계로 작용했습니다.
            <br>
            <br>이에 산화그래핀 액정의 흐름과 변형을 정밀하게 제어해 시트의 정렬 정도와 섬유 내부의 치밀도를 함께 높이는 방사기술이 연구돼 왔습니다.
            <br>
            <br>◆ 글리세롤 활용해 강하게 늘이는 '초고연신 방사'
            <br>
            <br>김 교수팀은 이번 논평에서 이 같은 한계를 극복한 최근 연구 성과를 주요 사례로 소개했습니다.
            <br>
            <br>중국 저장대학교 연구진은 산화그래핀을 점도가 높은 글리세롤에 분산시켜 고분자 용액처럼 잘 늘어나는 성질을 구현했습니다. 이를 바탕으로 산화그래핀 용액을 기존보다 강하게 늘이는 '초고연신 방사(ultrahigh-ratio drawing)'가 가능해졌습니다.
            <br>
            <br>용액을 길게 늘이는 과정에서 판 모양의 산화그래핀 시트가 섬유 방향을 따라 더욱 정밀하게 정렬되고, 내부의 빈 공간과 결함도 줄어듭니다. 이후 고온 열처리를 통해 그래핀 구조를 더욱 치밀하게 만들면 무게는 가벼우면서도 강도가 높고 열과 전기를 빠르게 전달하는 그래핀 섬유를 구현할 수 있습니다.
            <br>
            <br>최신 후속 연구에서 제조된 그래핀 섬유는 최대 5.9기가파스칼(GPa)의 인장강도와 미터·켈빈당 최대 1,720와트(W/m·K)의 열전도도를 보인 것으로 보고됐습니다.
           </div>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="1e7f208d1b230c8c27c6c135c3916dd20c87dc57d19304de9ff69602b83fcb40" dmcf-pid="Pjs9xyOcFF" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="15년 전 KAIST 연구 성과의 무한한 확장 가능성(AI 생성 이미지)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/18/551724-22lyJQR/20260918091318917lbne.jpg" data-org-width="1000" dmcf-mid="zkotqDgRz9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/18/551724-22lyJQR/20260918091318917lbne.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            15년 전 KAIST 연구 성과의 무한한 확장 가능성(AI 생성 이미지)
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="203068fc205bf92c84e1746b03e99f7f0e0072265fab27ab671ab3f5b42d0136" dmcf-pid="QAO2MWIkut" dmcf-ptype="general">
           <div>
            <br>◆ 15년 전 기초연구, 세계 연구 거쳐 고성능 소재로
            <br>
            <br>김 교수팀은 특히 2011년 발견한 산화그래핀 액정이 하나의 학술적 현상에 머물지 않고, 고분자 용액처럼 흐르고 늘이면서 가공할 수 있는 이차원 소재로 발전해 온 과정에 의미를 뒀습니다.
            <br>
            <br>15년 전 KAIST가 처음 발견한 한 현상이 전 세계 연구진의 지속적인 후속 연구를 통해 강하면서도 열을 빠르게 전달하는 섬유 제조기술로 연구 영역을 넓힌 것입니다.
            <br>
            <br>KAIST의 산화그래핀 액정 관련 원천기술은 연구실을 넘어 실제 생활제품에도 적용되고 있습니다. 그래핀텍스(GrapheneTex) 소재를 활용한 기능성 섬유는 2024년 파리 올림픽 태권도 시범단 도복에 적용됐으며, 최근에는 골프웨어를 비롯한 스포츠 의류와 침구 등으로 적용 범위를 확대하며 글로벌 시장 진출을 추진하고 있습니다.
            <br>
            <br>향후 고성능 그래핀 섬유는 전자기기의 열관리 소재를 비롯해 전기차·항공우주 분야의 경량 열관리 부품, 웨어러블 전자소자와 스마트 의류 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.
           </div>
          </div>
          <p contents-hash="bb11cf950a8fdc4572f3ba194641bc65af86e3faa1255945b9fb60dc3ff56eb9" dmcf-pid="xcIVRYCEF1" dmcf-ptype="general">(사진=KAIST) </p>
          <p contents-hash="60fd5d8845c42dea20fc4ddbf93f51bd817bab7f6ef33c2f333d616f09a37289" dmcf-pid="yuVIYRfz05" dmcf-ptype="general">조형준 취재 기자 | brotherjun@tjb.co.kr</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © TJB </p>

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