초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
본 연구의 목표는 그래핀산화물액정 (GO-LC)을 기반으로 한 고성능/다기능 그래핀 섬유를 합성하는 방법을 개발하고, 전기적/기계적/화학적 특성을 최적화, 직물화하여 향후 다양한 웨어러블 제품에 응용할 수 있는 그래핀 기반 신섬유 소재의 원천기술을 확보하고자 함.

○ 전체 내용
○ 연속 습식방사 및 후처리공정을 확립하여 기본 물성을 확보하고 응용소자에 최적화된 GO-LC 섬유 및 고성능/다기능 섬유를 제조
○ GO-LC 섬유의 응고반응 속도 향상 및 밀도 조

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
본 연구의 목표는 그래핀산화물액정 (GO-LC)을 기반으로 한 고성능/다기능 그래핀 섬유를 합성하는 방법을 개발하고, 전기적/기계적/화학적 특성을 최적화, 직물화하여 향후 다양한 웨어러블 제품에 응용할 수 있는 그래핀 기반 신섬유 소재의 원천기술을 확보하고자 함.

○ 전체 내용
○ 연속 습식방사 및 후처리공정을 확립하여 기본 물성을 확보하고 응용소자에 최적화된 GO-LC 섬유 및 고성능/다기능 섬유를 제조
○ GO-LC 섬유의 응고반응 속도 향상 및 밀도 조절을 위하여 복합응고액의 종류, 농도, 조성비, 온도 조건을 확립하고, 전단응력과 후처리 과정 (hot drawing, wet drawing, annealing)을 바탕으로 toughness가 가장 우수한 GO-LC (복합)섬유 제조
○ 다양한 환경에서 인장강도 유지가 가능한 GO-LC 기반 스마트 섬유 제조 기술 개발
○ 금속수준의 고성능 섬유와 p형 및 n형 반도체 특성, 방오/방수기능 등이 부가된 섬유 제조기술을 확보
○ GO-LC 섬유 기반 응용소자의 극한 환경조건에서 안정적 구동 및 장기 내구성을 확보하기 위한 내마모성, 기계적 내구성 개선, 표면계질을 통한 방오/방수기술을 확보함
○ 건조상태의 GO-LC 섬유가 water, 전해질 등 다양한 조건의 상태에서 기계적 특성이 변화하는 것을 연구하고 건조상태의 인장강도 및 toughness를 만족할 수 있는 후처리 방법 고안하여 습식상태에서의 super-tough 그래핀 액정복합체 섬유 제조
○ 섬유제조의 양산성과 균일성을 위하여 roll-to-roll 기반의 다중 노즐화, 그래핀산화물 섬유 제조-환원공정 통합 또는 효율 개선 (제조능력: 4 m/min의 방사속도 구현)
○ 금속 수준의 높은 열/전기전도도를 가진 Roll-to-Roll-다기능으로 제조된 그래핀 섬유와의 접합섬유 (GO-LC/graphene 접합섬유)를 제조하여 우수한 기계적 특성과 열/전기전도도를 갖는 섬유를 제조하는 원천기술을 확보함
○ p형/n형 반도체 (복합)섬유 제조 → 화학적 도핑 및 후처리방식을 통한 반도체 특성 제어 (Transfer & Output curves에서의p/n형 특성 확보)
○ 고기능성/신뢰성 확보: 섬유의 방오/방수 기능 (먼지나 오염 물질이 표면에 흡착율 10%이하), 통기성 확보를 위한 액체/공기 선택적 투과율 (공기투과율 60%이상)

○ 1단계
□ 목표
그래핀산화물 및 그래핀기반 고성능 다기능 섬유제조 연구
□ 내용
본 연구의 목표는 그래핀산화물액정 (GO-LC)을 기반으로 한 고성능/다기능 그래핀 섬유를 합성하는 방법을 개발하고, 전기적/기계적/화학적 특성을 최적화 함.

○ 2단계
□ 목표
그래핀산화물 및 그래핀기반 고성능 다기능 섬유제조 연구
□ 내용
본 연구의 목표는 최적화된 그래핀산화물액정 (GO-LC) 섬유를 기반으로 직물화하여 향후 다양한 웨어러블 제품에 응용할 수 있는 그래핀 기반 신섬유 소재의 원천기술을 확보하고자 함.

□ 연구개발성과
○ 환경에 구애받지 않는 (건조, 습식 상태) 고성능 다기능섬유소재 원천기술 확보
○ 소방복/작업복/우주복 등에 적용 가능한 특수섬유, 센서, 헬스모니터링 기술 개발

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 단기적으로 대부분을 수입에 의존하는 정전기방지용 방진복, 전자파 차폐용 직물제조에 사용되는 기존의 유기 또는 금속도전사를 고전도성 그래핀 섬유로 사용이 가능하여 수입대체 효과를 기대할 수 있음
○ 고기능성 그래핀 섬유의 제조기술 확립을 통해 직물형 유연한 응용 소자를 구현하여 미래 스마트 의복에 적용이 가능하고, 기계적 특이성과 생체적합성을 이용한 인공장기 등에 활용이 가능함

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1-2. 연구 개발 대상의 국내·외 현황 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 9
• 2-1. 연구 개발의 목표 및 내용 ... 9
• 2-2. 평가의 착안점 및 기준 ... 10
• 2-3. 연구 개발의 추진전략ㆍ방법 및 추진체계 ... 11
• 2-4. 연구수행 내용 ... 13
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 46
• 3-1. 연구수행 결과 ... 46
• 3-2. 목표 달성 수준 ... 51
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 56
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 56
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 57
• 끝페이지 ... 59