ETRI, '빛'으로 AI 딥러닝 도전…그래핀 분산성 문제 해결

한국전자통신연구원(ETRI)은 '광'을 매개로한 인공지능(AI) 딥러닝 기술 개발 사업의 일환으로 그래핀 분산 광경화 콜로이드 조성물(투명필름)을 개발했다고 9일 밝혔다. 이 필름은 그래핀을 안정적으로 분산시킬 수 있다. 또 그래핀 특유의 빛 세기를 조절하는 성질도 갖는다. 그래핀은 강도와 전기 전도성이 뛰어나 차세대 혁신 소재로 주목받고 있지만, 서로 엉겨 붙는 문제 때문에 실제 산업에서 활용은 어려웠다. 안정적 분산이 상용화 관건이다. 이 문제를 해결하기 위해 화학적 분산제가 쓰인다. 그러나 이 또한 그래핀 성질을 제대로 유지하지 못하는 단점이 있다. ETRI 휴먼증강연구실 박승구 책임연구원은 "별도의 분산제 없이도 그래핀이 고분자 내에서 안정적으로 균일하게 퍼질 수 있게 만드는 기술을 확보했다"며 "이를 이용하면 그래핀 분산 필름 및 성형물을 간편하게 제조할 수 있다"고 말했다. 연구 과제에서 투명필름이 개발됐지만, 본 사업은 '지속가능한 AI를 위한 옵티컬 러닝 핵심기술 개발 연구'다. 옵티컬 러닝 매개체가 투명필름이라는 박 책임 설명이다. 박 책임은 "딥러닝에 광이 매개체로 쓰였다는 것 자체가 이해가 잘 안될 것"이라며 "지난 2023년 만든 그래핀 투명 필름의 안정성은 일단 확인했다"고 부연 설명했다. 이 필름은 그래핀 침전 없이 1년 이상 장기간 보관 가능하다. 빛(UV)을 이용해 이 콜로이드 조성물을 단단한 필름으로 변환하는데도 성공했다. 그래핀 성질을 유지하면서도 가공이 쉬운 신소재 제작이 가능하다는 얘기다. 그래핀 콜로이드 조성물 모두가 필름형성에 사용되기 때문에 공해물질이 발생하지 않는데다 빛(UV) 경화를 통해 필름을 제조, 연속 공정과 대량생산이 가능한 장점도 있다는 것이다. 박 책임은 "이 투명 필름이 빛의 세기에 따라 투명도가 변하는 특징을 갖고 있어 향후, 레이저 보호 장치, 스마트 광학 센서, 인공지능(AI) 광소재 등에서도 활용 가능할 것"이라고 덧붙였다. 신형철 휴먼증강연구실장은 “이번 연구를 통해 그래핀을 더 쉽게 활용할 수 있는 길이 열렸다"며 "광 관련 부품 및 AI 응용 기술 분야에서 혁신적인 소재로 자리 잡을 것"으로 내다봤다. ETRI는 향후 그래핀의 다양한 물성을 활용해 더 정밀하고 효율적인 광소재 및 전자소재 개발을 위한 후속 연구를 진행할 계획이다. 현재 관련 기업과 협력, 상용화 연구 및 대량 생산 시스템 적용 방안도 검토 중이다.