물 · 공기 정화 水처리 원천기술 확보 진일보
취리히 공대와 공동연구…美사이언스 소개


LG전자가 그래핀이 물과 공기를 정화하는 ‘수퍼 필터’ 투과 특성이 있음을 밝혀내 차세대 먹거리인 수처리사업 원천기술 확보에 한발짝 다가섰다.

LG전자 소재부품연구소 계정일 수석연구원, 이창호 수석연구원은 ‘스위스 취리히 연방공과대학(ETH Zurich)’ 박형규 교수팀과 공동으로 꿈의 신소재로 불리는 ‘그래핀 멤브레인(Graphene Membrane)’이 공기와 물을 정화하는 기능을 가졌음을 밝혀냈다.

이들이 공동으로 연구한 논문 ‘원자 단위로 얇은 그래핀 멤브레인의 극한 투과특성’은 세계적인 학술지인 미국 ‘사이언스(Science)’에 18일 소개됐다.

LG전자와 스위스 연구진은 수처리 및 공기정화를 위한 소재 원천기술 확보를 위해 ‘그래핀 멤브레인’ 연구를 진행했다. 기존에도 ‘그래핀 멤브레인’에 관한 이론적 논문은 있었으나, 실제로 기공 크기별 유체의 투과특성을 밝혀낸 연구 결과는 이번이 세계 최초다.

공동연구팀은 연구결과가 유체를 극한의 효율로 투과시킬 수 있는 ‘그래핀 멤브레인’ 상용화를 앞당기는데 기여할 것으로 기대하고 있다.

그래핀은 탄소로 이루어진 단일 원자층 물질로 강도와 신축성 등이 뛰어나 ‘멤브레인(Membrane)’의 미래소재로 주목받고 있다. 멤브레인은 액체 또는 기체의 특정 성분을 선별적으로 통과시켜 혼합물을 분리할 수 있는 액체막 또는 고체막을 뜻한다.

연구팀은 그래핀을 소재로 만든 초박막이 ‘집속 이온 빔(Focused Ion Beam)’이란 장비로 직경 10nm(나노미터)이하에서 1㎛(마이크로미터)까지 다양한 크기로 수천에서 수백만 개 이상의 기공을 형성해 유체(물, 기체)를 투과하는 특성을 확인했다.

그 결과 지지층이 없는 얇은 막(Free-standing Film)상태인 그래핀 멤브레인을 활용하면 물 투과 특성은 기존 수처리 멤브레인 대비 5~7배, 증기 투과특성은 기존 고어텍스 소재 대비 수 백배 이상 향상되는 것을 밝혔다. 

홍길용 기자/kyhong@heraldcorp.com