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가장 우수한 열전도도를 나타내는 신소재인 ‘그래핀’은 차세대 방열 복합재료의 충진재로 주목을 받고 있다. 그러나 제조된 복합재료의 열전도도가 예상보다 낮다는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결을 위해 그래핀의 고함량화를 이용해 복합재료의 열전도를 증가시킬 수 있다는 사실을 전북대학교 학부생이 규명해 화제가 되고 있다.
화제의 주인공은 전북대학교 유기소재파이버공학과 소순오 학생(4년·지도교수 김성륜). 소순오 학생은 이러한 연구 성과가 담긴 ‘Enhanced thermal conductivity of graphene nanoplatelet filled polymer composite based on thermal percolation behavior’ 논문을 최근 SCI급 국제 저널인 『Composites Communications』(IF : 6.617) 게재했다. 이 연구에는 장지운 박사과정생(한양대학교 유기나노공학과·지도교수 김성훈)이 공동 저자로 참여했다.
학부연구생으로서 2년간 전북대 복합재료 설계연구실에서 지내온 소순오 학생은 복합재료 내 열전도도를 저하시키는 요인인 계면 열 저항(interfacial thermal resistance, ITR)을 낮추는 데 초점을 맞추고 연구에 매진해왔다.
복합재료의 열 저항 감소를 위해 신소재인 ‘그래핀’에 주목했고, 여러 실험을 통해 고함량의 그래핀을 복합화시킴으로서 열 저항을 감소시켜 복합재료의 열 전도를 높일 수 있음을 규명해 냈다.
조사된 복합재료의 열전도도는 퍼콜레이션 이전과 이후에 대해 각각 난스 모델(Nan’s model)과 퍼콜레이션 모델(Percolation model)을 적용하여 해석되었다.
소순오 학생은 “학부연구생으로서 2년간 지내면서 어느 정도 연구적으로 성장한 했고, 그 결과 좋은 논문을 발간하게 되어 기쁩니다”며 “연구를 지도해주신 지도교수님과 연구를 도와주신 장지운 박사님, 그리고 스스로 선택한 진로를 믿고 응원해준 부모님께 감사하다”고 밝혔다.
김성륜 지도교수는 “처음 교수로 임용되면서 계획하고 다짐했던 것처럼 우리 학과의 학부생 연구지도 프로그램이 궤도에 오른 것 같다”며 “2년 동안 학부와 연구실 생활을 병행하며 훌륭한 연구성과를 일궈낸 소순오 학생의 노력에 찬사를 보내고 싶다”고 말했다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업 (No. 2021R1A2C1093839) 으로 수행됐다.
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