-
스스로 납작해지는 똑똑한 2차원 그래핀 섬유 개발
그래핀(Graphene)은 탄소 원자가 벌집 모양으로 이루어진 2차원 물질(원자만큼 얇은 물질)이다. 이론적으로 강철보다 100배 강하고 열·전기 전도성이 뛰어나기 때문에 꿈의 신소재로 불린다. 최근에는 그래핀 마스크, 그래핀 운동화, 그래핀 골프공 등 다양한 응용제품들이 출시되고 있지만, 아직까지는 소량의 그래핀이 첨가된 것들이 대부분이다.
우리 대학 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀이 그래핀의 기존 응용범위와 한계를 뛰어넘는 새로운 형태의 그래핀 섬유를 개발하는데 성공했다고 13일 밝혔다. 김상욱 교수 연구팀이 개발한 이 기술은 연필심 등에 쓰이는 값싼 흑연으로부터 손쉬운 용액공정을 통해 얻을 수 있고 기존 탄소섬유보다 값이 싸며 유연성 등 차별화된 물성을 지니고 있어 경제성까지 갖췄다는 게 가장 큰 특징이다.
김상욱 연구팀의 이번 성과가 높게 평가받는 이유는 100% 그래핀으로 이뤄진 섬유가 만들어지는 과정에서 스스로 납작해져서 벨트와 같은 단면을 갖는 현상을 세계 최초로 발견했다는 점이다. 통상적으로 일반섬유는 그 단면이 원형으로 이루어져 있는 반면 원자단위의 평평한 2차원 소재인 그래핀으로 이루어진 섬유는 단면이 납작한 형태가 안정적인 구조라는 점을 김 교수 연구팀이 규명한 것이다.
연구팀이 개발한 납작한 벨트형 그래핀 섬유는 내부에 적층된 그래핀의 배열이 우수해 섬유의 기계적 강도와 전기전도성이 대폭 향상됐다. 연구팀은 원형 단면을 갖는 일반섬유와 대비해 각각 기계적 강도는 약 3.2배(320%), 전기전도성은 약 1.5배(152%) 향상된 결과를 얻었다. 또 납작한 면 방향으로 매우 쉽게 구부러지는 유연한 섬유를 만들 수 있어 플렉시블 소자(유연 소자)나 웨어러블 소자 등에 유용하게 쓰일 수 있다고 연구팀 관계자는 설명했다.
연구책임자인 김상욱 교수는 "그래핀과 같은 2차원 소재로 섬유를 만들면 납작한 벨트 형태가 이상적인 배열구조다ˮ라고 말하면서 "납작한 그래핀 섬유는 납작한 면 방향으로 유연한 성질을 가지고 있어 기존의 잘 부러지는 탄소섬유의 문제를 해결할 수 있고 최근의 이슈인 마스크의 필터 소재로도 유용하게 사용할 수 있다ˮ고 덧붙였다.
우리 대학 신소재공학과 정홍주 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 종합화학 분야 저명 국제학술지인 `ACS 센트럴 사이언스(ACS Central Science, IF: 12.685)' 6월 11일 字 온라인판에 게재됐다. (논문명: Self-Planarization of High-Performance Graphene Liquid Crystalline Fibers by Hydration) 또 연구성과의 중요성을 인정받아 7월 22일 字로 발간된 동 학술지 7월호 표지논문(Front cover)으로 선정되는 한편 에디터에 의해 하이라이트 됐다. (First Reaction: High-Performance Graphene Fibers Enabled by Hydration)
이번 연구는 한국연구재단 리더연구자지원사업인 창의연구지원사업(다차원 나노조립제어 창의연구단)과 나노·소재원천기술개발사업의 지원을 통해 수행됐다.
2020.08.13
조회수 29558
-
예종철 교수팀, 국제자기공명의과학회 주관 워크샵 리컨 챌린지에서 1위 수상
바이오및뇌공학과 예종철(芮鍾喆, 39, 사진 왼쪽) 교수와 정홍(丁鴻, 25) 박사과정 학생이 최근(1월27일), 미국 애리조나주의 세도나(Sedona, Arizona)에서 국제자기공명의과학회(ISMRM) 주관으로 열린 데이터 샘플링과 영상 복원(Data sampling and Image Reconstruction) 워크샵의 리컨 챌린지(Recon Challenge)에서, 미국과 유럽의 주요 자기공명영상(MRI: magnetic resonance imaging) 그룹을 제치고 심사위원 만장일치로 1위를 차지했다.
이 리컨 챌린지는 기존의 MRI 영상 기법을 이용해서는 영상화하기 어려운 인체 부위를 고해상도로 영상화할 수 있는 가를 경쟁하는 프로그램으로 지난 2007년 이후 매 2년마다 열리고 있으며, 올해의 경우는 뇌혈관조영 영상에서의 시공간 분해능과 관절 영상에서의 공간 분해능을 얼마나 향상시키는가 하는 2가지 분야에서 경쟁했다. 미국의 메이오 클리닉(Mayo Clinic), 스탠포드대 의과대학, 버로우 뇌과학 연구소 (Barrow Neurological Institute), 위스콘신대 의과대학 등의 영상의학과 의사들이 심사위원으로 참석해 세계 주요 MRI 그룹 10여 팀에서 제출한 영상 복원 결과를 비교 분석해 1위를 선발했다.
예종철 교수팀은 기존의 나이키스트 샘플링(Nyquist sampling) 의 한계를 극복한 압축 센싱(compressed sensing) 이론을 적용하여 케이티 포커스(k-t FOCUSS) 라는 알고리듬을 제안하고, 이를 통해 정확한 뇌혈관 조영 영상을 기존의 기법보다 획기적으로 향상된 시공간 분해능으로 얻을 수 있었다. 이러한 연구 결과는 MRI의 적용 범위를 더욱 확대하며, 기존의 기법으로는 영상화가 불가능했던 움직이는 현상 등을 고해상도로 영상화하는 주요 방법으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
2009.02.05
조회수 25230