아주대학교가 고분자 전문기업 엘파니와 함께 구리 사용량을 절반으로 줄이면서도 수명은 대폭 늘린 대체 소재를 개발했다고 27일 밝혔다.
김종현 응용화학과 교수 연구팀은 전도성 고분자 '폴리아닐린'(PANI)을 활용한 폴리아닐린-구리 복합체를 합성했다. 연구 결과는 표면과학 분야 국제학술지 '어플라이드 서피스 사이언스 어드밴시스' 8월호에 게재됐다.
최근 구리는 AI 데이터센터 설비와 전기차 보급 등으로 가격이 치솟는 추세다. 사용량을 줄이려 타 물질로 희석하거나 산화 방지 코팅을 더하는 기존 방식은 성능 저하와 공정 비용 증가라는 한계가 뚜렷했다.
연구팀은 질량의 절반만 구리로 채우고 나머지는 저가 유기 원료인 폴리아닐린으로 구성한 복합체로 한계를 극복했다. 화학적 환원 공정으로 환원도를 조절해 고분자 내부에 구리 입자를 미세하고 균일하게 분산시켰다.
이 소재는 금속성 전기전도도를 나타내면서도 부식에 강했다. 바닷물에 960시간 노출시킨 시험 결과, 완전히 부식되어 열화된 순수 구리 대비 저항이 400만배 낮게 유지되며 정상 작동했다. 전기화학 부식 속도 역시 순수 구리의 약 9분의 1 수준으로 억제됐다.
원인은 고분자가 구리 대신 먼저 산화하며 방패 역할을 하는 '희생 산화 메커니즘'으로 확인됐다. 선체 부식을 막는 희생 전극과 같은 원리다. 연구팀은 고분자가 완전히 환원된 형태에서만 이 효과가 나타나며, 부분 산화된 상태에서는 오히려 순수 구리보다 먼저 파괴된다는 점을 규명해 산화환원 제어 기술을 설계에 반영했다.
아주대는 해당 신소재 관련 특허 출원을 마쳤고, 공동 연구에 참여한 엘파니가 양산을 목표로 후속 개발을 진행 중이다.
김 교수는 "구리 확보 경쟁이 치열해질수록 적게 쓰고 오래 쓰는 것이 자원 경쟁력"이라면서 "향후 AI 데이터센터 전력 설비와 전기차 등 구리 수요 집중 분야를 대상으로 적용 검증에 나설 계획"이라고 말했다.
